Le microbiome humain joue un rôle essentiel dans notre santé, influençant tout, du développement de la maladie aux réponses aux traitements. Cette connexion a attiré l’attention des scientifiques du monde entier, désireux d’en percer les secrets. Bien que la métagénomique traditionnelle ait fourni des informations précieuses, elle ne parvient pas à résoudre la diversité microbienne au niveau des souches ni à profiler avec précision les gènes impliqués dans la résistance aux antibiotiques. Ces limites mettent en évidence la nécessité d’approches plus avancées.
Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur agrégé Masahito Hosokawa, de l'Université Waseda, en collaboration avec bitBiome, Inc., a développé une approche révolutionnaire du génome unicellulaire. Cette approche, qui lit les informations provenant de cellules individuelles, offre une alternative prometteuse à la métagénomique conventionnelle. Cette étude, publiée dans Microbiote le 2 octobre 2024, explore la diversité microbienne et les caractéristiques génétiques à l'aide de l'analyse génomique unicellulaire.
« Les limites de la métagénomique nous ont inspiré à développer une nouvelle approche pour explorer le microbiome humain au niveau unicellulaire. Cette approche du génome unicellulaire peut améliorer notre compréhension de la manière dont les bactéries interagissent et échangent du matériel génétique, notamment les gènes de résistance aux antibiotiques, fournissant ainsi des informations plus approfondies sur la santé humaine et les maladies. dit Hosokawa.
Les chercheurs ont mené une analyse individuelle à grande échelle des microbes présents dans le corps humain. Pour cela, ils ont recruté 51 participants et collecté leurs échantillons de salive et de matières fécales. Ils ont ensuite appliqué une nouvelle méthode d’analyse du génome unicellulaire appelée technologie SAG-gel, commercialisée sous le nom de bit-MAP.® par bitBiome, Inc. Dans cette technique, des bactéries individuelles ont été enfermées dans un gel et leurs génomes ont été amplifiés et analysés individuellement.
Les chercheurs ont récupéré les génomes de 300 espèces bactériennes grâce à cette nouvelle technique, qui n'avaient pas été détectés par la méthode conventionnelle. En outre, la nouvelle technique a permis de mieux comprendre les gènes de résistance aux antibiotiques, les réseaux d’échange de gènes, l’interaction bactérienne et la diversité.
« Notre étude a analysé 30 000 génomes individuels de bactéries buccales et intestinales, ce qui constitue le plus grand ensemble de données génomiques au monde, démontrant le pouvoir de la génomique unicellulaire pour élucider la diversité et les interactions microbiennes, » dit Hosokawa.
Les résultats de cette étude ont plusieurs applications potentielles. En santé publique, le profilage détaillé des gènes de résistance aux antibiotiques peut aider à développer des stratégies de traitement plus ciblées et plus efficaces. Cela peut à son tour contribuer à prévenir les maladies, à réduire les coûts des soins de santé et à améliorer la santé publique. Dans le cadre de la surveillance environnementale, la génomique unicellulaire peut suivre les changements génétiques dans les écosystèmes afin de gérer et de prévenir la propagation de la résistance aux antibiotiques. Dans le secteur agricole, la compréhension de la dynamique des gènes de résistance aux antibiotiques peut guider les pratiques visant à minimiser la propagation de la résistance par le sol, l’eau et le bétail.
L’étude met en évidence le potentiel transformateur de la génomique unicellulaire dans la recherche sur le microbiome, offrant une compréhension plus détaillée et nuancée des communautés microbiennes.
« Notre approche fournit des indices pour mieux comprendre comment la résistance aux antibiotiques se propage chez les bactéries et présente un potentiel pour de futures applications médicales et de santé publique., » conclut Hosokawa.