Une approche révolutionnaire pour l`étude du microbiote intestinal

Communiquédepresse–7juillet2014
Uneapprocherévolutionnairepourl’étudedumicrobiote
intestinal
UnecollaborationinternationaleauseinduconsortiumMetaHITpilotéeparl’Inraetimpliquant
deséquipesduCEA,duCNRSetdel’Universitéd’Evry,amisaupointunenouvelleméthodepour
l’analysedugénomeglobal,oumétagénomedumicrobioteintestinal1.Cetteméthodepermetde
réduireconsidérablementlaquantitéd’élémentsàanalysertoutendélivrantdesdonnéesde
hautequalité,avecdesrésultatsencoreplusprécisetplusrapidesàobtenir.Leschercheursont
ainsipureconstituerlegénomecompletde238bactériesintestinalesdont75%étaientjusqu’alors
inconnues.Cestravauxsontpubliésle6juillet2014dansNatureBiotechnology.
Lesrecherchesmenéesdepuisquelquesannéessurlemicrobioteintestinalbouleversenttotalement
notrevisiondel’écosystèmedigestifhumain.Eneffet,de«simplesdigesteurs»denourriture,ces
bactériessontdevenuesdesacteursmajeursdanslacompréhensiondecertainesmaladiestellesque
l’obésité,lediabètedetype2,lamaladiedeCrohn…Desliensdirectsimportantsontégalementété
démontrésentrecesbactériesetlesystèmeimmunitaire,ainsiqu’aveclecerveau.Ilestestiméque
100000milliardsdebactériespeuplentl’intestindechaqueindividu(soit10à100foisplusquele
nombredecellulesdontestconstituélecorpshumain)etleurdiversitéesttrèsimportante,puisque
environunmillierd’espècesbactériennesdifférentesontpuêtredistinguéesauseindel’ensemble
desmétagénomeshumainsanalysés.Or,seulement15%decesbactériesétantconnues(génomes
séquencés),l’ensembledesgènesqu’ilrestaitàdécrypterétaitdoncimmense.
Deschercheursdel’InraavecdeséquipesduCEA(Genoscope),duCNRS,del’Universitéd’Evryetdes
scientifiquesétrangersontélaboréunenouvelleapprochepermettantdefacilitergrandement
l’analysedumétagénomeintestinaltoutenaméliorantlaqualitédesdonnéesobtenues.Poury
parvenir,ilssontpartisd’unehypothèsesimple:
 pourchacunedescentainesd’espècesbactériennesqu’unindividuabritedanssontube
digestifl’abondancedestoussesgènesestconstante,puisquechaquecelluled’unemême
espècepossèdelesmêmegènes
 entreindividus,l’abondancerelativededifférentesespècesvariefortement,entre10et
1000fois,et,bienentendu,l’abondancedesgènesquechacuneabritevaried’autant
 encomparantcetteabondancedegènesbactériensentredifférentsindividus,ilestpossible
d’affirmerquelesgènesdontl’abondancevariesimilairementappartiennentàunemême
espècebactérienne
1Lemicrobioteintestinalestl’ensembledesbactériesdutubedigestif.Lemétagénomecorrespondà
l’ensembledesgènesdecesbactéries.

L’analysede396échantillonsdesellesd’individusdanoisetespagnolsapermisderépartirles3,9
millionsdegènesducataloguedans7381groupesdeco‐abondancedegènes.Environ10%deces
groupes(741)correspondaientàdesespècesbactériennes,appeléesespècesmétagénomiques
(MGS);85%d’entreellesconstituaientdesespècesbactériennesinconnues(soit~630espèces).Les
90%restantcorrespondaientàdesgroupesdevirusbactériens(848bactériophagesontété
découverts),deplasmides(fragmentsd’ADNbactérienscirculaires)ouencoredesgènesqui
protègentlesbactériesd’attaquesvirales(connussouslenomdeséquencesCRISPR).
Grâceàcettenouvelleapproche,leschercheursontréussiàreconstituerlegénomecompletde238
MGSinconnues,sansculturepréalabledecesbactéries.Vivantsansoxygène,dansun
environnementdifficileàcaractériseretàreproduire,laplupartdesbactériesintestinalesne
peuventpasêtrecultivéesenlaboratoire.Orjusqu’àprésent,l’analysedumétagénomesebasaitsur
lacomparaisonentredesgènesdétectésdansunéchantillonetdesgènesrépertoriésdansles
cataloguesdegènesdebactériesconnuesetcultivablesenlaboratoire(soit15%desbactéries
intestinales),cequirendaitimpossiblel’assignationdesgènesdesbactériesnoncultivables.
Lesauteursontégalementdémontréplusde800relationsdedépendanceauseindes7381groupes
deco‐abondancedegènes,commec’estlecasparexemplepourlesbactériophagesnécessitantla
présencedebactériespoursurvivre.Cesdépendancespermettentdemieuxcomprendreles
mécanismesdesurvied’unmicro‐organismedanssonécosystème.C’estaussilapremièrefois
qu’uneanalysepermetderévélerlesrelationsentrelesdifférentesentitésbiologiquesdumicrobiote
intestinal,cequifaciliteraleurdétection,leurisolementetleurculture,maisaussilacompréhension
dufonctionnementglobaldelapopulationmicrobienneintestinale.
Cetteétudeapporteunevisioninégaléeettrèsdétailléedescommunautésmicrobienneschez
l’homme.Laméthodedéveloppéepermetdegrandementsimplifierl’analysedesgènesdu
microbioteintestinal:ilestdésormaispossibled’étudierseulementquelquesmilliersd’éléments
génétiquesoucentainesd’espèces,aulieudesmillionsdegènesquiconstituentlemétagénome.
Ceciamélioreaussiconsidérablementlaforceetlaprécisiondesanalysesstatistiques.
Référence
HenrikBjørnNielsenetal.Amethodforidentifyingmetagenomicspeciesandvariablegenetic
elementsbyexhaustiveco‐abundancebinning.NatureBiotechnology,6juillet2014.DOI:
10.1038/nbt.2939
Contactscientifique
Stanislav‐DuskoEhrlich
Tél:0134652510ou[email protected]
MetaGenoPolis
DépartementscientifiqueMicrobiologieetChaîneAlimentaire
CentreINRAdeJouy‐en‐Josas