Une étude identifie les caractéristiques du microbiome traitables dans l’asthme sévère, révélant le potentiel des thérapies antibiotiques de précision.
Étude: Analyse métagénomique et protéomique au niveau de l'espèce des interactions microbes-système immunitaire dans l'asthme sévère. Crédit photo : Olga Rolenko / Shutterstock.com
Une étude récente publiée dans Allergie évalue le microbiome des voies respiratoires et les réponses immunitaires-inflammatoires de l’hôte pour identifier les aspects traitables de l’asthme sévère.
Sommaire
L'asthme et le microbiome des voies respiratoires
L'asthme se caractérise par une constriction réversible des voies respiratoires. Dans l'asthme sévère, il est important d'identifier les caractéristiques traitables qui distinguent les sous-ensembles de cette maladie. Par exemple, dans le sous-ensemble de l'asthme de type 2 élevé, les taux d'éosinophiles dans les expectorations et dans le sang sont élevés, la plupart des patients répondant bien aux corticostéroïdes et aux agents anti-interleukine 5 (IL-5).
À l’inverse, le sous-type 2 bas, qui touche 30 à 50 % des personnes souffrant d’asthme sévère, est associé à une faible réponse aux produits biologiques approuvés ou aux corticostéroïdes systémiques. Le sous-type 2 bas comprend à la fois l’asthme neutrophile et l’asthme paucigranulocytaire, ce dernier étant également appelé asthme non neutrophile ou éosinophile.
L'absence de réponse aux traitements dans le sous-type bas de type 2 peut être due à une infection bactérienne et/ou à une infiltration neutrophile des voies respiratoires due à des réponses immunologiques. Cela peut également expliquer l'efficacité observée des antibiotiques macrolides à long terme comme l'azithromycine dans ce sous-ensemble de patients.
Des études antérieures ont identifié Hémophilus et Moraxelle comme les micro-organismes les plus courants présents dans le microbiome des voies respiratoires, en particulier dans les voies respiratoires inférieures. Une faible abondance commensale, une inflammation neutrophile et des effets indésirables accompagnent souvent H. influenzae infection.
À propos de l'étude
Les chercheurs de l’étude actuelle souhaitaient déterminer si la dominance des micro-organismes dans le microbiome des voies respiratoires pouvait fonctionner comme un trait traitable dans l’asthme sévère. Ils ont émis l’hypothèse que ce changement ne serait observé que dans les voies respiratoires inférieures et, par conséquent, contribuerait à l’inflammation neutrophile réfractaire au traitement causée par la libération de cytokines de type 1.
Des échantillons d'expectorations et de lavage nasal ont été obtenus auprès de patients souffrant d'asthme sévère des cohortes d'Oxford et de Wessex. L'ADN extrait de ces échantillons a été examiné par séquençage métagénomique à lecture longue, après quoi les données génétiques au niveau de l'espèce ont été intégrées aux paramètres cliniques et protéomiques des voies respiratoires.
Différentes réponses immunitaires
Les participants des deux cohortes présentaient des données démographiques, une fonction pulmonaire et une utilisation de corticostéroïdes inhalés similaires. Les corticostéroïdes oraux étaient plus courants dans la cohorte Wessex, car ces personnes ont été recrutées avant que les produits biologiques ne soient fréquemment utilisés.
L'asthme neutrophile a été identifié chez 25,5 % des patients souffrant d'asthme sévère, tandis que 39 % souffraient d'asthme paucigranulocytaire. Les fumeurs actuels représentaient 33 % de la cohorte étudiée, avec moins de dix paquets-années en moyenne de fumée.
Seuls les patients souffrant d'asthme sévère ont été inclus dans la cohorte d'Oxford. Un taux élevé d'éosinophiles sanguins a été observé chez ces individus, avec des expectorations éosinophiles signalées chez 36,7 % d'entre eux.
Dans les deux cohortes, le contrôle de la maladie était souvent médiocre chez les patients souffrant d’asthme sévère.
Profil microbien différent dans l'asthme sévère
Dans la cohorte Wessex, le microbiome des expectorations était similaire chez les individus en bonne santé et chez ceux souffrant d'asthme léger. Cependant, parmi les 81 patients souffrant d'asthme sévère, plus de 23 % des microbiomes présentaient une dominance d'un pathogène respiratoire pendant la période de stabilité clinique.
H. influenzae, M. catarrhalis , S. pneumoniaeet P. aeruginosa étaient l'espèce dominante dans dix, quatre, quatre et un échantillon, respectivement. Dominance d'un seul pathogène par H. influenzae, M. catarrhalis, S. pneumoniaeet T. whipplei est associé à l'asthme neutrophile, ainsi qu'à la déplétion des Firmicutes, un marqueur connu de mauvais résultats.
Les patients souffrant d’asthme éosinophile étaient plus susceptibles de présenter des taux plus élevés M. catarrhalis, S. intermedius et V. parvula abondance avec une abondance plus faible de H. influenzae et S. pneumoniae. L'asthme paucigranulocytaire était associé à une plus faible abondance de M. catarrhalis, H. influenzaeet T. Whipplei.
L’asthme neutrophile était associé à des niveaux plus élevés de cytokines et de protéases de type 1. H. influenzae la dominance prédisait des niveaux plus élevés de protéines cationiques éosinophiles, d'élastase et d'IL-10, suggérant ainsi une perturbation de la réponse immunologique normale, de la persistance des agents pathogènes et du remodelage des voies respiratoires.
Rothia mucilaginosa est un anaérobie facultatif qui peut prospérer à des niveaux d'oxygène plus faibles dans les voies respiratoires obstruées par du mucus. Une abondance accrue de ce micro-organisme a été observée dans les microbiomes sans dominance d'un seul pathogène.
Rothia mucilaginosa L'abondance était également associée aux niveaux d'IL-6 et inversement corrélée aux niveaux de facteur de croissance des fibroblastes (FGF). Les FGF stimulent le remodelage des voies respiratoires par l'intermédiaire de l'hyperplasie musculaire lisse et vasculaire, qui est réduite par un traitement antibiotique.
En utilisant l’analyse bayésienne, H. influenzae et M. catarrhalis étaient indépendamment mais fortement associés à une inflammation des voies respiratoires de type 1.
Pas « une voie aérienne, une maladie »
Le microbiome des voies respiratoires supérieures et le profil des cytokines différaient significativement de ceux des voies respiratoires inférieures.
En supposant que le lavage nasal et les échantillons d'expectorations représentent respectivement ces deux emplacements, les voies aériennes supérieures sont enrichies pour S. épidermidis et Staphylococcus aureus, tandis que les voies respiratoires inférieures sont enrichies pour Firmicutessurtout Streptocoque espèces. Les spécimens de lavage nasal présentaient une abondance plus élevée de D. pigrum, M. catarrhalis et Escherichia coli par rapport à H. influenzae et H. parainfluenzae.
L'azithromycine est efficace pour le traitement des phénotypes neutrophiles et non neutrophiles de l'asthme sévère, ce qui peut être attribué à la dominance de H. influenzae, M. catarrhaliset S. pneumoniaeCependant, une thérapie ciblée après confirmation de ce trait est importante compte tenu de la résistance généralisée à cet antibiotique.
Conclusions
L'étude actuelle est la première à examiner les profils du microbiome des voies respiratoires au niveau de l'espèce dans un large échantillon d'individus souffrant d'asthme sévère. Une dominance d'un seul pathogène a été observée chez 20 à 30 % de ces patients, le plus courant étant H. influenzaeainsi qu’une infiltration neutrophile et une inflammation de type 1.
Le concept « une voie aérienne, une maladie » ne s’applique pas au microbiome des voies aériennes dans l’asthme sévère.”
Les résultats de l’étude démontrent également la faisabilité du séquençage Nanopore pour identifier la dominance des agents pathogènes dans la pratique médicale ordinaire. Les applications futures de cette technologie pourraient guider la gestion précise des antibiotiques chez les patients souffrant d’asthme sévère et d’autres maladies des voies respiratoires.
