Les microbes qui vivent dans notre bouche, collectivement connus sous le nom de microbiome buccal, ont un impact sur notre santé globale de nombreuses manières qui ne sont pas encore entièrement comprises. Certaines bactéries provoquent une inflammation, entraînant une parodontite et d’autres maladies systémiques, telles que les maladies cardiovasculaires et le diabète. D’autres organismes oraux ont été associés à certains types de cancer. Les scientifiques s’efforcent de comprendre comment ces microbes interagissent les uns avec les autres et avec notre corps pour déterminer leurs rôles individuels dans la santé et la maladie.
Parmi les diverses espèces bactériennes vivant dans notre bouche se trouve un groupe appartenant au Candidate Phyla Radiation (CPR). Ces insectes sont particulièrement mystérieux car ils sont ultra-petits, adoptent un mode de vie symbiotique unique avec leurs bactéries hôtes, et la plupart n’ont pas encore été cultivés par des scientifiques et étudiés en laboratoire. Les seules bactéries du CPR à être examinées en profondeur sont un groupe appelé TM7, qui a été cultivé pour la première fois par le chercheur du Forsyth Institute, le Dr Xuesong He en 2014.
Dans une étape importante vers une meilleure compréhension de ces bactéries insaisissables, le Dr He et son collaborateur, le Dr Jeffrey S. McLean de l’Université de Washington, ont développé un nouveau système modèle utilisant la première souche TM7 orale humaine isolée, TM7x, et son hôte bactérie, Actinomyces odontolyticus. Les chercheurs ont utilisé le système modèle pour étudier expérimentalement ces minuscules bactéries, tester une hypothèse sur la façon dont TM7 s’est adapté pour vivre à l’intérieur des humains et fournir des données empiriques pour confirmer les études génomiques précédentes. Leurs conclusions ont été publiées aujourd’hui dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).
Les scientifiques ont trouvé TM7 dans de nombreux environnements différents, y compris le sol, les eaux souterraines et les corps d’autres mammifères. Des études ont montré que, tout en maintenant un génome remarquablement similaire dans l’ensemble, les TM7 trouvés dans la bouche humaine sont uniques par rapport à ceux d’autres environnements car ils ont acquis un groupe de gènes codant pour le système arginine déiminase, ou ADS.
Cela nous intrigue car il semble y avoir très peu de changements génomiques qui se sont produits dans ce groupe de minuscules bactéries avec déjà de petits génomes lors de leur transition de l’environnement aux mammifères. »
Dr Jeffrey S. McLean, Université de Washington
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que TM7 a acquis l’ADS comme un avantage évolutif pour les aider à s’adapter et à survivre dans la cavité buccale humaine. Pour tester cette hypothèse, le Dr Jing « Janet » Tian, premier auteur de l’étude, a utilisé le système modèle pour étudier expérimentalement la fonction et l’impact de l’ADS sur TM7x et sa bactérie hôte. Elle a découvert que l’ADS aidait le TM7x à décomposer l’arginine, un processus qui produit les composés adénosine triphosphate (ATP) et ammoniac. L’abondance accrue d’ATP et d’ammoniac a profité au TM7x en augmentant son infectiosité ou sa capacité à se multiplier. Il a également protégé TM7x et sa bactérie hôte du stress acide, une condition que les microbes rencontrent fréquemment dans la cavité buccale humaine en raison de l’acide créé lorsque les bactéries se nourrissent et métabolisent les glucides alimentaires.
En fin de compte, l’expérience a montré que TM7x était capable de survivre dans l’environnement expérimental plus longtemps qu’il ne le pourrait sans l’ajout d’arginine, grâce à l’ADS.
« La plupart des études actuelles sur les bactéries CPR sont basées sur une approche génomique indépendante de la culture. En utilisant ce système de modèle bactérien TM7, nous sommes en mesure de tester directement une hypothèse générée à partir de l’analyse du génome, ce qui aide à faire passer le domaine de la recherche CPR de celui axé sur le génome. vers des études basées sur des hypothèses pour mieux comprendre leur biologie », a déclaré le Dr He.
« La production d’ammoniac par l’ADS codé par TM7 augmente le niveau de pH dans le microenvironnement buccal humain, ce qui pose une question intrigante sur le rôle de TM7 dans le développement des caries dentaires », a déclaré le Dr Tian, dentiste pédiatrique à l’hôpital universitaire de Pékin. de Stomatologie et chercheur invité à Forsyth. Dans une étude précédente sur les caries dentaires chez les enfants, le Dr Tian a découvert que l’abondance de TM7 augmentait considérablement après le traitement de la carie. « Nous pensons que cela indique que TM7 peut être davantage associé à un état sans carie, et nous prévoyons de faire plus de recherches dans ce domaine », a déclaré le Dr Tian.
Cette étude s’ajoute également à un nombre croissant de preuves que les bactéries TM7 peuvent jouer un rôle plus protecteur dans la santé bucco-dentaire que les chercheurs ne le pensaient initialement. Par exemple, l’abondance de TM7 augmente considérablement dans la bouche des patients atteints de maladie parodontale, ce qui a conduit les scientifiques à supposer que la bactérie contribuait à la maladie. Mais une étude récente menée par le Dr Batbileg Bor à Forsyth a montré l’effet inverse : TM7 a diminué l’inflammation parodontale et la perte osseuse dans un modèle murin.
« Nous en sommes encore aux premiers stades de la compréhension de l’impact de chacun des nombreux types différents de ces bactéries parasitaires ultrapetites, que nous venons de découvrir chez l’homme, sur la santé et la maladie », a déclaré le Dr McLean.
« C’est pourquoi il est si important d’avoir un système de modèle bactérien non seulement pour mieux comprendre le mode de vie unique de TM7, mais aussi pour tester expérimentalement si les hypothèses basées sur des études génomiques ou des observations cliniques sont réellement valables », a déclaré le Dr He. « Maintenant, nous avons un système de modèle manipulable pour TM7, ce qui est vraiment un avantage majeur. »
