Les scientifiques ont construit le microbiome humain à partir de rien

Les scientifiques de l’Université de Stanford ont réussi à créer le premier microbiome humain en laboratoire en combinant 119 espèces bactériennes trouvées dans le corps qui, selon eux, pourraient conduire à des traitements contre les infections intestinales potentiellement mortelles.

MEDİMAGAZİN – Des études importantes au cours de la dernière décennie ont montré que le microbiome intestinal, la collection de centaines d’espèces bactériennes qui vivent dans le tube digestif humain, influence le développement nerveux, la réponse aux immunothérapies anticancéreuses et d’autres aspects de la santé. Mais ce microbiome est complexe, et sans moyens systématiques d’étudier les composants, les cellules et molécules exactes associées à des maladies spécifiques restent un mystère.

Les chercheurs de l’Université de Stanford ont construit le microbiome synthétique le plus complexe et le plus défini en créant un groupe bactérien de plus de 100 espèces de bactéries qui ont été transplantées avec succès chez des souris. La possibilité d’ajouter, de soustraire et de modifier des espèces individuelles permettra aux scientifiques de mieux comprendre les liens entre le microbiome et la santé et, en fin de compte, de développer des thérapies de microbiome de première classe.

De nombreuses recherches importantes sur le microbiome ont été menées à l’aide de “greffes fécales”, qui introduisent l’intégralité du microbiome naturel d’un organisme à un autre. Alors que les scientifiques font systématiquement taire un gène ou suppriment une protéine d’une cellule spécifique ou même d’une souris entière, il n’existe aucun outil de ce type pour supprimer ou remplacer une espèce parmi les centaines d’espèces d’un échantillon de selles particulier.

Michael Fischbach, académicien de l’Institut Sarafan ChEM-H et auteur correspondant de l’étude, “Nous ne saurions pas la plupart de ce que nous savons sur la biologie sans la capacité de manipuler des systèmes biologiques complexes au coup par coup.” Il a dit.

Ils ont construit le microbiome à partir de rien

Chaque cellule du microbiome effectue une tâche fonctionnelle spécifique, réalisant des réactions qui se décomposent et forment des molécules. Pour construire le microbiome, l’équipe devait s’assurer que le mélange final était non seulement stable, en maintenant un équilibre dans lequel aucune espèce ne dominait les autres, mais aussi fonctionnel, exécutant toutes les actions d’un microbiome complet et naturel. La sélection des espèces à inclure dans leur communauté synthétique était également difficile, compte tenu de la diversité naturelle des individus ; deux individus choisis au hasard partagent moins de la moitié de leurs gènes microbiens.

Les chercheurs ont décidé d’établir leurs colonies des bactéries les plus courantes et se sont tournés vers le Human Microbiome Project (HMP), une initiative des National Institutes of Health, pour séquencer les génomes microbiens complets de plus de 300 adultes.

Fischbach, “Nous avons recherché l’arche de Noé, l’un des types de bactéries présentes dans l’intestin humain, essayant presque toujours de trouver celles qui s’y trouvaient.” Il a dit.

Ils ont sélectionné plus de 100 souches bactériennes présentes chez au moins 20 % des personnes atteintes de HMP. L’ajout de quelques espèces nécessaires pour certains travaux ultérieurs les a amenés à 104 espèces, qu’ils ont cultivées dans des stocks individuels, puis mélangées en une seule culture combinée pour créer ce qu’ils ont appelé la communauté humaine une, ou hCom1.

Les 104 espèces ont été cultivées en troupeaux individuels puis mélangées en une seule culture pour former une communauté de 119 souches, qu’il a nommée hCom1.

Les souches pouvaient coexister en culture de laboratoire, mais l’équipe avait besoin de la même chose pour apparaître dans l’intestin d’une créature vivante.

Ils ont introduit hCom1 dans des souris qui n’abritaient pas de bactéries, et hCom1 était très stable, avec 98% des espèces d’origine colonisant les intestins de ces souris sans germes, et les niveaux d’abondance relative de chaque espèce sont restés constants pendant deux mois.

Il a ensuite donné à ces souris une nouvelle communauté de 119 espèces appelée hCom2, qui a rendu les souris plus résistantes à la provocation fécale que la première.

Le deuxième groupe de rechute était infecté par E. coli et semblait lutter contre l’infection.

Des études antérieures ont montré qu’un microbiome naturel sain conduit à une protection, mais Fischbach et ses collègues peuvent aller plus loin en supprimant ou en modifiant de manière itérative des souches spécifiques pour déterminer celles qui offrent une protection particulière.

Ils ont trouvé plusieurs bactéries importantes et prévoient de mener d’autres recherches pour se limiter aux espèces les plus critiques.

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