Les bactéries qui nous habitent, un nouvel organe pour comprendre le lien entre alimentation et santé ?

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Chacun d’entre nous héberge dans son tube digestif 100 000 milliards de bactéries, qui jouent un rôle important pour notre digestion bien sûr, mais aussi pour notre système immunitaire et notre santé en général. On peut maintenant considérer l’ensemble de ces bactéries, baptisé microbiote intestinal, comme un véritable organe du corps humain.

Chacun de nous héberge des milliards de bactéries dans son tube digestif. A l’heure actuelle, on sait qu’elles jouent un rôle dans la digestion mais aussi qu’elles ont un impact sur notre santé via notre système immunitaire. Notre méta-génome, constitué des génomes bactériens, comporte 150 fois plus de gènes que le génome humain - qui n’en contient que 23 000. Ce fort potentiel génétique, inexploré jusqu’en 2010 peut être comparé à un organe du corps humain et fait donc l’objet de recherches importantes. Seul un saut technologique important pouvait rendre possible l’exploration de cet ensemble microbien.

Établir des liens entre les gènes microbiens et les phénotypes humains devient un réel défi auquel s’adresse la métagénomique humaine, domaine émergent de la biologie. En effet, en participant à la synthèse de vitamines ou la dégradation de certains composés, ces bactéries jouent un rôle essentiel dans notre santé et notre bien-être.

Le microbiote correspond donc à un véritable écosystème, qui vit dans notre intestin, en symbiose avec son hôte. A l’âge adulte, le microbiote est organisé et hiérarchisé, avec des espèces très abondantes et d’autres plus rares.

Dans le cadre d’un programme européen lancé en 2008, MetaHit (Metagenomics of the Human Intestinal Tract) coordonné par l’Inra, les chercheurs, grâce à une approche innovante appelée métagénomique, ont ouvert la voie à de nouvelles perspectives pour la santé et le bien-être humain. Ainsi ont-ils montré que, de la même manière que chacun d’entre nous a un groupe sanguin, nous appartenons à l’un des 3 groupes de composition bactérienne intestinale, dit enterotypes. Sur cette base, ils commencent à mettre en relation les bactéries présentes dans le tube digestif et certaines pathologies, comme la maladie de Crohn et l’obésité.

Avant le début de ce programme, il existait seulement un aperçu indirect de l’effet lié aux perturbations de cet organe (l’observation des maladies chroniques inflammatoires par exemple). Les chercheurs ont ainsi ouvert la voie à de nouvelles perspectives pour la santé et le bien-être humain via une approche innovante appelée métagénomique quantitative. Ils ont notamment pu montrer que, de la même manière que chacun d’entre nous a un groupe sanguin, nous appartenons à un groupe particulier de composition bactérienne intestinale, un entérotype. Cette découverte a été rendue possible par la constitution au préalable d’un catalogue des gènes microbiens de l’intestin. L’établissement du catalogue marque le premier temps fort du projet, dans la mesure où il offre aux chercheurs la possibilité d’observer la population microbienne intestinale des individus avec une profondeur sans précédent.

Un défi qui a nécessité une collaboration internationale

Depuis 50 ans, on observe une très forte augmentation des maladies chroniques dans les pays industrialisés et dans le même temps une diminution des maladies infectieuses. Cependant, les variations de notre génome n’expliquent qu’en partie l’évolution observée. C’est en se penchant sur le microbiote intestinal, un « organe » de notre corps peu connu jusqu’à présent que des chercheurs tentent d’expliquer cela de manière plus complète. Dans le cadre du 7ème programme cadre de recherche et de développement européen, 14 organismes de recherche et industriel sont impliqués dans le consortium MetaHIT (METAgenomics of the Human Intestinal Tract), coordonné par l’INRA. Les partenaires sont issus de 8 pays différents incluant l’Europe (France, Allemagne, Danemark, Espagne, Italie, Pays-Bas, Royaume-Uni) et la Chine.

Le programme de recherche MetaHIT est issu de la volonté de caractérisation du microbiote intestinal. Les chercheurs ont tenté d’éclaircir plusieurs points importants comme l’identification des liens entre le métagénome intestinal et certaines maladies (obésité et maladies inflammatoires chroniques intestinales) mais aussi la caractérisation des relations entre l’hôte et les bactéries et le rôle que ces relations pouvaient jouer dans le cycle de vie du système immunitaire. À cette fin, la méthodologie nécessaire pour mener à bien ces recherches a constitué le premier défi du programme, avec notamment l’idée de développer de nouveaux outils de visualisation rapide de la population microbienne. C’est sur la base de cette première étape que les chercheurs pourront observer les corrélations entre la composition de communautés microbiennes intestinales et l’état de santé d’un individu, et ainsi à terme détecter les anomalies de notre organe microbien. Fort de ces outils et de la capacité d’observation du microbiote, de nouvelles approches diagnostiques et pronostiques sont le point de fuite vers lequel tendent les efforts de Metahit.

Parmi les axes de développement autour de MetaHIT, les thématiques de la santé et du bien-être, à travers deux axes de recherches portants sur l'alimentation et le domaine médical, sont dominants.

Deux résultats majeurs prometteurs

Le catalogue de gènes. Le projet de recherche MetaHIT a permis d’établir un catalogue de gènes microbiens hébergés dans l’intestin. 3,3 millions de gènes ont été répertoriés par un séquençage ADN très haut débit ainsi qu’une analyse bio-informatique. Ce catalogue a été réalisé en étudiant 124 individus de différentes populations (méditerranéenne et nordique) mais cela ne constitue qu’une première étape. En effet, les chercheurs travaillent sur un nouveau catalogue, plus étoffé, dans lequel ils ont étudié plus de 400 individus. L’objectif est d’arriver à capter environ 85% des gènes. Avec ce nouveau catalogue, 3,8 millions de gènes auront été décryptés. Le microbiote se trouve alors mieux caractérisé, ce qui constitue un premier pas pour répondre à la question d’un éventuel traitement en cas de maladie de cet organe, que l’on ne peut ni palper, ni scanner.

Les entérotypes. Comme les groupes sanguins, nous pouvons être caractérisés par un entérotype particulier. L’un des résultats majeurs du programme MetaHIT est la découverte de la répartition de la population en 3 entérotypes distincts caractérisés à chaque fois par une population bactérienne prédominante : Bacterioides, Prevotella et Ruminococcus. A 1ere vue, les entérotypes ne semblent pas être associés à la géographie, la nourriture, la variabilité génétique, l’âge ou au sexe des individus. Il s’agit donc d’une caractéristique fondamentale. Cependant, la définition des entérotypes ne permet pas de savoir d’où viennent ces différences. Ils ont été définis en étudiant au départ une population de 200 individus. Aujourd’hui, après l’étude de près de 600 personnes, les trois entérotypes persistent mais les recherches se poursuivant, il n’est pas impensable de trouver des sous-groupes voire d’autres entérotypes. La poursuite de ces recherches permettra d’affiner la force de prédiction de la méthode de métagénomique quantitative.

Après quatre ans de recherche, le colloque scientifique International Human Microbiome Congress, qui se déroule du 19 au 21 mars 2012 à Paris, au Palais Brongniart, clôture le programme MetaHIT : l’occasion de faire le point sur les différentes avancées réalisées par ce consortium de laboratoires européens dans l’étude du microbiote intestinal.

Lors du congrès de nouvelles questions et perspectives seront abordées : quelles possibilités ouvre l’émergence de la métagénomique intestinale ? En quoi cette nouvelle discipline apporte-t-elle des éclairages originaux quant aux effets de notre alimentation sur notre santé ? Pourra-t-on prévenir et soigner les maladies liées à l’état de ce nouvel organe ? Sera-t-il possible d’adapter la prévention et la médecine à chaque individu, de façon personnalisée ?

Pour de plus amples informations, consulter le site web du projet MetaHIT

SOURCE : INRA

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