Infection parasitaire étroitement liée à la constitution du microbiome gastro-intestinal

Revu par Emily Henderson, B.Sc.14 juin 2020

Les infections parasitaires sont une présence constante pour de nombreuses personnes qui vivent dans les régions tropicales, en particulier dans les zones moins industrialisées. Ces conditions souvent chroniques sont au mieux désagréables; plus grave, les enfants atteints de maladies parasitaires qui causent la diarrhée peuvent mourir de malnutrition ou de déshydratation.

Dans Biologie du génome, une étude menée par des scientifiques de l'Université de Pennsylvanie a étudié les liens entre l'infection parasitaire et le microbiome intestinal. En utilisant des méthodes génétiques pour caractériser le microbiome gastro-intestinal de 575 Camerounais ethniquement divers représentant des populations de neuf villages avec des différences significatives de mode de vie, les chercheurs ont découvert que la présence de parasites était fortement associée à la composition globale du microbiome.

Nous avons constaté que nous pouvions examiner le microbiome de quelqu'un et l'utiliser pour prédire si une personne avait une infection parasitaire gastro-intestinale. Que ce soit ou non des parasites modifiant le microbiome ou quelque chose dans le microbiote résident d'une personne qui les a rendus plus sensibles à l'infection, nous ne pouvons pas le dire, mais l'association était forte. « 

Meagan Rubel, qui a terminé son doctorat à Penn et est maintenant postdoctorante à l'Université de Californie à San Diego

Rubel a dirigé l'étude en collaboration avec Sarah Tishkoff de Penn, professeure de Penn Integrates Knowledge à la Perelman School of Medicine and School of Arts and Sciences, et Frederic Bushman, microbiologiste à la faculté de médecine. En plus du microbiome et des parasites, la recherche a également examiné les marqueurs de la fonction immunitaire, de la digestion laitière et de l'infection par des agents pathogènes, un riche ensemble de données.

L'enquête a nécessité six mois de travail sur le terrain, la collecte d'échantillons de matières fécales et de sang auprès des éleveurs Mbororo Fulani, des éleveurs de bétail ayant une alimentation riche en viande et en produits laitiers; Les chasseurs-cueilleurs de la forêt tropicale de Baka et de Bagyeli, qui pratiquent une agriculture limitée, mais aussi fourrage pour la viande et les aliments à base de plantes; et les agropasteurs bantous, qui cultivent et élèvent du bétail. En tant que groupe de comparaison, l'étude comprenait des données de deux groupes de personnes vivant dans les zones urbaines des États-Unis, avec un régime alimentaire plus lourd en graisses animales, en protéines et en aliments transformés.

Sur le terrain, les chercheurs ont testé le paludisme et un certain nombre d'autres agents pathogènes qui infectent à la fois le sang et le système gastro-intestinal.

Sur les 575 personnes testées au Cameroun, les chercheurs ont découvert que près de 40% étaient infectés par plus d'un parasite avant de recevoir un traitement antiparasitaire, les chasseurs-cueilleurs étant en moyenne les plus susceptibles d'être co-infectés par plusieurs parasites. En particulier, l'équipe a constaté que quatre parasites intestinaux transmis par le sol avaient tendance à coexister à un rythme beaucoup plus élevé que le hasard: Ascaris lumbricoides, Necator americanus, Trichuris trichiura et Strongyloides stercoralis ou ANTS.

« Les parasites intestinaux sont une préoccupation mondiale de santé publique », explique Rubel. « Et vous avez tendance à voir plusieurs de ces parasites ensemble dans des milieux pauvres en ressources où les gens peuvent ne pas avoir accès aux soins cliniques, à l'eau courante et au savon, donc il y a plus de chances pour qu'ils soient transmis. »

De retour au laboratoire de Penn, les chercheurs ont utilisé des outils de séquençage génomique pour prendre un instantané des microbiomes intestinaux des participants. Ils ont découvert que la composition du microbiome pouvait prédire avec précision le pays (États-Unis ou Cameroun) et le mode de vie d'une personne (urbain, pastoral, agropastoral ou chasseur-cueilleur). Mais après ces deux variables, la présence de parasites ANTS pourrait être prédite avec une plus grande précision par la structure du microbiome que toute autre variable étudiée par l'équipe de recherche. Dans l'ensemble, le microbiome pourrait prédire la présence de ces quatre parasites intestinaux avec une précision d'environ 80%.

L'infection par ces parasites a également entraîné une légère augmentation de l'activation du système immunitaire, notamment en activant des voies favorisant les réponses inflammatoires. L'infection parasitaire était également associée à une plus grande probabilité d'avoir des bactéries de l'ordre des Bacteroidales, qui sont connues pour jouer un rôle dans la digestion et la fonction du système immunitaire.

Dans une deuxième partie de l'étude, l'équipe dirigée par Penn a évalué la relation entre le microbiome intestinal et la consommation de lait dans la population pastorale peule. Des travaux antérieurs de Tishkoff et ses collègues ont montré comment des mutations génétiques permettant la digestion du lactose se sont produites dans les communautés pastorales en Afrique, sélectionnées à travers l'évolution en raison des avantages nutritionnels importants de la consommation de produits laitiers. En examinant les microbiomes des Peuls, ils avaient également tendance à avoir une abondance de gènes bactériens capables de décomposer le galactose, un composant du lactose et les graisses, par rapport à d'autres groupes. « Cet enrichissement des gènes pourrait vous aider à extraire plus de nutriments des aliments que vous mangez », explique Rubel.

Les chercheurs pensent que leurs résultats, la plus grande étude jamais réalisée sur le lien entre la composition du microbiome intestinal et l'infection parasitaire en Afrique subsaharienne, peuvent ouvrir de nouvelles possibilités pour de futurs travaux. «Les types de marqueurs de microbiome que nous avons trouvés pourraient être utiles pour prédire le type d'agents pathogènes dont vous disposez, ou pour faire la lumière sur l'interaction entre le microbiome et le système immunitaire», explique Rubel.

Finalement, ajoute-t-elle, davantage de recherches pourraient même éclairer des stratégies pour moduler délibérément le microbiome afin de réduire le risque d'infection parasitaire ou de minimiser les dommages qu'il cause au corps.