Bactéries nuisibles vivent dans des corps sains sans causer de maladie

Les scientifiques travaillant sur un énorme projet qui a cartographié tous les différents microbes qui vivent dans et sur un corps humain en bonne santé ont fait un certain nombre de découvertes remarquables, y compris le fait que les bactéries nocives peuvent vivre dans des corps sains et coexister avec leur hôte et d'autres microbes sans causer de maladie.
Cette semaine, plusieurs articles du projet sur le microbiome humain (HMP) ont été publiés, dont deux La nature et deux en PLoS ONE.

Le microbiome

Le microbiome est la somme de tous les microbes qui colonisent le corps: il comprend des milliards de micro-organismes qui sont plus nombreux que les cellules humaines de 10 à 1. Les microbes habitent tous les coins et les recoins du corps. , car ils aident à digérer les aliments, renforcent le système immunitaire et combattent les agents pathogènes dangereux.
Le professeur associé de Colorado University (CU) -Boulder de l’Institut BioFrontiers est co-auteur des deux La nature papiers. Il a déclaré à la presse que le microbiome ne représentait que 1 à 3% de la masse corporelle humaine, mais qu'il joue un rôle clé dans la santé humaine.
Une des caractéristiques fascinantes du microbiome est que les différents sites corporels ont des communautés de micro-organismes différentes les unes des autres, comme les différences entre les communautés microbiennes des océans et des déserts.
Knight a dit:
"En comprenant mieux cette variation microbienne, nous pouvons commencer à chercher des biomarqueurs génétiques pour la maladie."
Une autre des caractéristiques curieuses découvertes par le HMP est que même les personnes en bonne santé ont de faibles niveaux de bactéries nocives, mais tant que le corps reste en bonne santé, elles ne causent pas de maladies, mais coexistent avec les microbes bénéfiques.
Knight a dit que nous devions maintenant découvrir pourquoi: qu'est-ce qui arrive à rendre les agents pathogènes mortels?

Le projet sur le microbiome humain (HMP)

Le Consortium Human Microbiome Project (HMP) est un groupe collaboratif de plus de 200 chercheurs de 80 centres de recherche, organisé et financé par les National Institutes of Health (NIH) aux États-Unis. Le projet est en cours depuis 2007.
De nombreux scientifiques considèrent maintenant les corps humains comme des "supra-organismes", des ensembles de communautés constitués de cellules humaines et microbiennes coexistant dans un ensemble plus que la somme de ses parties.
L'idée derrière le HMP est que le microbiome étant plus varié que le génome et plus facile à modifier, il constitue un point de départ plus logique pour adapter individuellement les traitements, objectif de la médecine personnalisée.
Knight a déclaré que le HMP avait échantillonné le microbiome de nombreuses personnes pour "avoir une meilleure idée de la variabilité et de la manière dont les microbes fonctionnent ensemble dans des communautés complexes".
En 2009, une équipe de CU-Boulder et de la faculté de médecine de l'Université de Washington à St. Louis, dirigée par Knight, a publié le premier atlas de la diversité bactérienne dans le corps humain Science.
Pour cette étude, ils ont prélevé des échantillons sur 27 sites sur le corps de 9 volontaires et ont découvert que nous avons des communautés bactériennes personnelles très variables sur notre corps: celles sur notre front ont une signature différente de celle de nos pieds. à ceux dans nos nombrils et ceux dans nos nez.

Nouvelle manière d'enquêter sur le microbiome

Pour les études publiées récemment en 2012, les chercheurs de HMP ont échantillonné les microbiomes de 242 Américains en bonne santé: collecte de tissus à trois moments différents sur 15 sites corporels chez 129 hommes et sur 18 sites chez 113 femmes. Les sites comprenaient la peau, le nez, la bouche, les coudes et les intestins inférieurs.
Une caractéristique importante du projet est la méthode utilisée par les chercheurs pour identifier les micro-organismes. Au lieu d'isoler et de cultiver des agents pathogènes individuels, ils ont purifié et analysé tous les ADN humains et microbiens ensemble, échantillon par échantillon, pour plus de 5 000 échantillons..
Pour l'analyse, ils ont utilisé des machines de séquençage de l'ADN et des ordinateurs pour rechercher des signaux génétiques spécifiques qu'ils savaient présents uniquement chez les bactéries. Ces signaux proviennent des gènes d'ARN ribosomal variables dans les bactéries qui aident à créer des structures cellulaires qui fabriquent des protéines. En utilisant ces outils, les chercheurs ont pu retracer les signatures de différentes espèces microbiennes.
En utilisant des signatures microbiennes, les chercheurs du HMP pourraient ignorer toutes les séquences du génome humain et se concentrer sur l'ADN bactérien.
Une autre méthode utilisée est appelée séquençage "métagénomique". Cela encode l'ADN de la communauté microbienne entière et permet, par exemple, aux chercheurs d'étudier les capacités métaboliques codées dans les gènes de la communauté microbienne.

Découvertes clés sur le microbiome

Les chercheurs du HMP ont établi que plus de 10 000 espèces microbiennes habitent l’écosystème humain. Knight a déclaré qu'ils pensaient avoir trouvé entre 81 et 99% de tous les genres de micro-organismes chez les adultes américains en bonne santé.
L'une des principales conclusions était les différences marquées dans les communautés microbiennes à travers le corps humain. Par exemple, les communautés microbiennes qui vivent sur les dents sont différentes de celles présentes dans la salive.
Et la collection de microbes la plus diversifiée habitait la peau, ce qui n'est probablement pas surprenant car la peau est la principale barrière entre le corps et le monde extérieur.
Dans l'un des La nature Des études, dirigées par le Dr Jeffrey Gordon de l'Université de Washington, ont révélé des différences spectaculaires entre les microbes intestinaux des Américains et ceux d'autres pays comme le Malawi et le Venezuela, chez les adultes et les enfants.
Knight a déclaré qu'ils ne font que «commencer à gratter la surface» en termes de savoir comment le microbiome humain se développe de la petite enfance à l'âge adulte dans différentes parties du corps et dans différents pays.
Il s'est dit particulièrement intéressé par la façon dont les populations non occidentales ne souffrent pas des maladies que nous associons généralement à un mode de vie occidental, telles que l'asthme, les allergies, l'obésité et les maladies inflammatoires de l'intestin.
Une autre découverte intéressante est que des gènes qui influencent le métabolisme humain, la plupart d'entre eux se trouvent dans le microbiome et non dans le génome humain.
Le génome humain contient environ 22 000 gènes codant pour des protéines, mais le microbiome humain contient environ 8 millions de gènes uniques codant pour des protéines.
Le résultat est que nous ne pouvions pas digérer notre nourriture et absorber des nutriments vitaux si ce n'était des bactéries présentes dans nos intestins.
En outre, les bactéries intestinales font plus que dégrader les aliments et leurs constituants comme les protéines, les graisses et les glucides, elles produisent également des composés bénéfiques comme les vitamines et les anti-inflammatoires.
Et dans cette complexité des processus intestinaux, les chercheurs du HMP ont fait une autre découverte remarquable: la distribution des processus métaboliques fournis par les micro-organismes est plus importante que les espèces qui effectuent réellement le travail.
Par exemple, un intestin sain contiendra toujours une communauté de microbes qui aide à digérer les graisses. Mais ce travail ne doit pas nécessairement être fait à chaque fois par les mêmes espèces: les chercheurs ont déclaré que c'était comme si les bactéries étaient «en train de frapper» les unes des autres.

La nouvelle recherche a également confirmé les résultats d’études antérieures plus petites: les composants du microbiome humain changent au cours de la maladie. Lorsqu'un patient est malade ou prend des antibiotiques, les espèces du microbiome peuvent se déplacer sensiblement au fur et à mesure qu'une espèce bactérienne ou une autre est affectée. Finalement, le microbiome se transforme en un nouvel état d’équilibre, même si la composition précédente n’est pas complètement restaurée.

Enfants atteints de fièvre inexpliquée

Un de PLoS Des études, dirigées par Gregory A Storch, professeur de pédiatrie Ruth L Siteman à l'Université de Washington, ont examiné les microbes présents dans le nez et le sang des enfants qui développent une fièvre soudaine et inexpliquée. C'est un problème courant chez les bébés de moins de 3 ans et les antibiotiques sont souvent administrés à titre de précaution, mais cela pose également un problème car il contribue à la résistance aux antibiotiques.
Les chercheurs de cette étude ont découvert que les échantillons prélevés sur les enfants malades contenaient plus d'espèces de virus, certains nouveaux, que les échantillons provenant d'enfants sans fièvre, qu'ils avaient également pris pour comparaison.
Alors que la fièvre est l’un des moyens utilisés par l’organisme pour lutter contre les virus pouvant causer des maladies, cette étude montre que même les enfants sans fièvre sont porteurs de virus, mais en moindre nombre.
Cela ouvre la voie à de nouvelles recherches pour examiner les différences entre les infections virales avec et sans fièvre, conduisant à de nouvelles façons d'appliquer les connaissances sur le microbiome en clinique, ont déclaré les chercheurs.

Nouveaux organismes trouvés dans les échantillons de selles

En autre PLoS étude, des chercheurs de l'Institut du génome et de l'Université de Californie, à San Francisco, ont trouvé des groupes (taxons) de micro-organismes inconnus auparavant dans des échantillons de selles provenant de 11 individus en bonne santé.
Bien qu'ils n'aient trouvé que de faibles niveaux de ces microorganismes non encore nommés, les chercheurs suggèrent qu'ils sont probablement assez communs car ils les ont trouvés chez plusieurs personnes.

Futures études HMP

Les chercheurs du HMP prévoient maintenant des études cliniques à la recherche de liens entre le microbiome et la maladie. Celles-ci incluent: examiner les changements dans le microbiome vaginal pendant la grossesse; étudier le rôle du microbiome intestinal dans la colite ulcéreuse, le cancer de l'?sophage et la maladie de Crohn; étude plus approfondie de l'ADN viral dans les narines des enfants atteints de fièvres inexpliquées; l'examen du microbiome cutané dans le psoriasis, la dermatite et l'immunodéficience; et comprendre comment le microbiome contribue aux troubles de l'enfance tels que les douleurs abdominales chez l'enfant et l'inflammation intestinale.
Écrit par Catharine Paddock PhD