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La diversité microbienne cachée dans les aliments de tous les jours pourrait-elle influencer discrètement la santé de votre intestin, et même se transmettre directement à votre microbiome ?
Étude : Diversité microbienne inexplorée dans 2 500 métagénomes alimentaires et liens avec le microbiome humain. Crédit photo : CI Photos / Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Celluleun groupe de chercheurs a exploré la diversité des microbiomes alimentaires et leur influence sur le microbiome humain en créant la ressource en libre accès curatedFoodMetagenomicData (cFMD).
Arrière-plan
Les micro-organismes jouent un rôle crucial dans la science alimentaire, améliorant les méthodes de conservation et renforçant la qualité, la sécurité et les bienfaits pour la santé des aliments grâce à la fermentation. Cependant, une grande partie de la diversité microbienne des aliments reste inexplorée. La métagénomique par microscopie électronique a fait progresser la compréhension de ces communautés, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour découvrir pleinement leur diversité et leur impact sur la santé humaine.
À propos de l'étude
La présente étude a permis d'acquérir 1 950 métagénomes alimentaires nouvellement séquencés et 583 métagénomes alimentaires accessibles au public provenant de 50 pays répartis sur cinq continents, la plupart des échantillons provenant d'Asie, d'Europe et d'Amérique du Nord. Pour chaque échantillon, 27 champs de métadonnées ont été collectés, notamment des caractéristiques relatives à l'échantillon, à l'aliment et techniques. Ces champs ont été standardisés sur la base de travaux antérieurs et élargis avec la contribution de microbiologistes alimentaires. Les échantillons ont été classés par composition et production en catégories, types et sous-types, avec une classification supplémentaire des groupes fermentés et non fermentés.
L'isolement et le séquençage de l'acide désoxyribonucléique (ADN) ont suivi un protocole conçu pour maximiser la récupération de l'ADN microbien à partir d'échantillons à faible biomasse. Après le séquençage, les lectures brutes ont été prétraitées pour éliminer les lectures de mauvaise qualité et les contaminations, ce qui a donné un total de 2 512 métagénomes alimentaires. Les génomes assemblés par métagénome (MAG) ont été générés par une série d'étapes, notamment le contrôle de la qualité, l'assemblage métagénomique et le regroupement, ce qui a conduit à l'identification de 5 136 MAG procaryotes de haute qualité et de 787 MAG eucaryotes. Ces MAG ont été regroupés en 1 036 bacs génomiques au niveau de l'espèce procaryote et 108 bacs génomiques eucaryotes (SGB), dont 320 taxons non décrits auparavant.
Les MAG ont été intégrés aux ressources étendues MetaRefSGB et ChocoPhlAn, contribuant ainsi aux bacs génomiques d'espèces connues et inconnues (SGB). Un arbre phylogénétique complet de la vie a été construit à l'aide de génomes représentatifs, et des profils taxonomiques et fonctionnels ont été générés pour une analyse plus approfondie.
Résultats de l'étude
L'étude a examiné les populations microbiennes présentes dans les aliments en acquérant et en séquençant métagénomiquement 1 950 microbiomes alimentaires par le biais du consortium MASTER EU (Microbiome Applications for Sustainable Food Systems through Technologies and EnteRprise). Ceux-ci ont été combinés avec 583 échantillons accessibles au public, ce qui a donné lieu à 2 533 métagénomes provenant de 59 ensembles de données dans 50 pays. L'ajout des échantillons MASTER a considérablement augmenté le nombre de métagénomes alimentaires et la profondeur du séquençage, permettant d'obtenir des profils métagénomiques complets à plusieurs niveaux. Les métadonnées ont été organisées en 27 champs couvrant les informations sur les échantillons, les aliments et les techniques, avec une catégorisation hiérarchique des aliments basée sur le type d'aliment, l'approche de production (fermentée/non fermentée) et les caractéristiques spécifiques des aliments. L'étude a porté sur diverses catégories d'aliments, des produits laitiers et des boissons fermentées à des catégories moins caractérisées comme les graines fermentées et le poisson non fermenté.
L'étude a généré 27 123 MAG, qui ont été filtrés pour aboutir à 10 112 MAG procaryotes de haute ou moyenne qualité. Ceux-ci ont été intégrés à plus d'un million de séquences génomiques et regroupés en 1 036 SGB spécifiques aux aliments. L'étude a encore élargi la diversité génomique des espèces bactériennes typiques associées aux aliments, avec une part importante de MAG provenant de sources laitières. Cependant, des échantillons non laitiers ont également contribué de manière notable à la diversité génomique, avec des espèces comme Lactiplantibacillus plantarum et Bacillus subtilis étant répandu dans les aliments fermentés.
La moitié des SGB alimentaires contenaient au moins un génome de référence et étaient assignés taxonomiquement au niveau de l'espèce. Cela reflète la forte représentation des produits laitiers parmi les espèces les plus reconstituées. Cependant, une partie importante de l'étude s'est concentrée sur les SGB inconnus (uSGB), qui représentaient une part considérable de la diversité microbienne des aliments et se retrouvaient dans diverses catégories d'aliments. Ces uSGB représentaient une part considérable de la diversité microbienne des aliments et se retrouvaient dans diverses catégories d'aliments. L'étude a également identifié des signatures microbiennes spécifiques aux aliments et a mis en évidence le potentiel d'utilisation de ces signatures dans la traçabilité et l'authentification des aliments.
En outre, l'étude a exploré le chevauchement entre les aliments et les microbiomes humains, révélant que certaines bactéries associées aux aliments sont des colonisateurs répandus du microbiome humain, en particulier chez les nourrissons. L'étude a mené une analyse au niveau des souches pour identifier les schémas de transmission potentiels entre les aliments et les microbiomes humains, avec des espèces comme Lactobacillus paracasei et Streptocoque gallolyticus montrant des preuves de chevauchement de souches. L'enquête s'est également étendue aux taxons fongiques, avec Saccharomyces cerevisiae étant l'eucaryote le plus abondant dans les métagénomes alimentaires, soulignant encore davantage la complexité et la diversité des microbiomes alimentaires.
Conclusions
En résumé, l’étude a permis de développer le cFMD, une ressource complète combinant des métagénomes alimentaires nouvellement séquencés et accessibles au public avec des métadonnées standardisées. Cela a élargi la caractérisation des microbiomes alimentaires, en ajoutant 10 899 MAG et en identifiant 320 nouvelles espèces. L’intégration de ces données avec plus de 20 000 métagénomes humains a révélé un chevauchement de 3 % des espèces microbiennes entre les microbiomes alimentaires et les microbiomes humains adultes, avec un chevauchement plus élevé (56 %) chez les nourrissons. L’étude met également en évidence le potentiel de transmission des aliments au microbiome humain, en soulignant l’importance de ces chevauchements et les interactions complexes entre les aliments et les microbiomes humains.
