Des scientifiques de l’Université de Washington à St. Louis ont identifié des altérations spécifiques de la composition du microbiote intestinal liées à la neuropathologie préclinique de la maladie d’Alzheimer. Les résultats pourraient aider à identifier de nouveaux biomarqueurs dérivés de l’intestin pour prédire le risque de maladie.
L’étude est publiée dans la revue Science Médecine translationnelle.
Étude : La composition du microbiome intestinal peut être un indicateur de la maladie d’Alzheimer préclinique. Crédit d’image : ArtemisDiana/Shutterstock
Sommaire
Arrière-plan
Le microbiote intestinal humain contient une pléthore de communautés microbiennes qui sont distinctes les unes des autres sur le plan de la composition et de la fonction. Les microbes intestinaux et les métabolites qui en sont dérivés jouent un rôle crucial dans la régulation de nombreux processus physiologiques, allant des fonctions immunitaires aux fonctions neurologiques.
La dysbiose du microbiote intestinal est définie comme une composition et une diversité altérées ou déséquilibrées du microbiote intestinal. Les preuves suggèrent un lien entre la dysbiose du microbiote intestinal et la pathogenèse de la maladie d’Alzheimer (MA) et d’autres maladies neurodégénératives.
La MA est une maladie évolutive caractérisée par une perte de mémoire et un déclin cognitif. Des études d’imagerie ont montré que la physiopathologie de la MA progresse progressivement de la MA préclinique à la MA symptomatique à travers une série de changements neurodégénératifs. La MA préclinique se caractérise par la présence de biomarqueurs spécifiques à la maladie sans aucun symptôme apparent. Les biomarqueurs cliniques les plus importants de la MA sont la β-amyloïde pathogène (Aβ) et la protéine tau.
Dans la présente étude, les scientifiques ont examiné des individus cognitivement normaux avec et sans MA préclinique pour déterminer si des changements dans le microbiote intestinal peuvent prédire le risque de MA.
Étudier le design
Les scientifiques ont comparé la composition et la fonction du microbiote intestinal entre des individus cognitivement normaux avec et sans marqueurs de la MA préclinique précoce. Au total, 164 personnes ont été examinées, dont 49 présentant des biomarqueurs précliniques de la maladie d’Alzheimer.
Des échantillons de selles prélevés sur les participants ont été analysés pour identifier les caractéristiques spécifiques du microbiote intestinal associées à la maladie d’Alzheimer préclinique ou à des biomarqueurs connus de la maladie d’Alzheimer. De plus, les scientifiques ont évalué si les caractéristiques du microbiote intestinal pouvaient améliorer les performances des modèles d’apprentissage automatique développés pour identifier les individus susceptibles de développer la maladie d’Alzheimer.
Observations importantes
Le statut préclinique de la maladie d’Alzheimer des participants a été déterminé sur la base de plusieurs examens cliniques, notamment l’imagerie par résonance magnétique (IRM), la tomographie par émission de positrons (TEP), l’analyse du liquide céphalo-rachidien (LCR) pour les protéines Aβ et tau et les tests cognitifs. Cela a conduit à l’identification de 115 personnes en bonne santé et de 49 personnes atteintes de MA préclinique.
La comparaison des caractéristiques du microbiote intestinal entre les groupes a été effectuée après ajustement en fonction de l’apport alimentaire et de plusieurs covariables cliniques, notamment l’âge, l’indice de masse corporelle (IMC), le statut de porteur de l’apolipoprotéine ε4 (APOE ε4) (facteur de risque génétique), le diabète et l’hypertension.
Le séquençage métagénomique d’échantillons de selles a été réalisé pour déterminer l’abondance relative des espèces microbiennes et des voies microbiennes. Les résultats n’ont révélé aucune différence significative dans le rapport Firmicutes/Bacteroidetes entre les individus en bonne santé et ceux atteints de MA préclinique. Les diversités alpha du microbiote intestinal étaient également similaires entre les groupes.
Les profils taxonomiques du microbiote intestinal ont montré des différences significatives entre les groupes. Cette découverte suggère que le microbiote intestinal humain peut changer au début de la MA avant l’apparition de symptômes spécifiques.
Association entre les profils du microbiote intestinal et les caractéristiques précliniques de la MA
La comparaison des mesures du microbiote intestinal avec la quantité de plaques Aβ et de protéines tau a révélé une association significative des profils taxonomiques du microbiote intestinal avec les plaques Aβ et les protéines tau.
Cependant, aucune association de ce type n’a été observée pour les marqueurs neurodégénératifs. Cela pourrait s’expliquer par le fait que la neurodégénérescence survient plus tard dans l’évolution clinique de la MA et que les plaques Aβ et les protéines tau sont les premiers biomarqueurs pour détecter la MA préclinique.
Caractéristiques spécifiques du microbiote intestinal dans la MA préclinique
L’analyse des données sur les voies taxonomiques et microbiennes après ajustement pour les covariables cliniques a révélé que certaines espèces microbiennes, y compris Dorea formicigenerans, Oscillibacter sp. 57_20, Faecalibacterium prausnitzii, Coprococcus catus, et Hadrus anaérostipes ont l’association la plus spécifique avec le statut préclinique de la maladie d’Alzheimer.
Un total de 13 espèces microbiennes intestinales ont montré l’association la plus spécifique avec l’état de santé. Parmi eux, sept appartenaient au Bacteroides genre.
En ce qui concerne les voies microbiennes, les voies de dégradation de l’arginine et de l’ornithine et les voies de dégradation du glutamate ont montré l’association la plus spécifique avec le statut préclinique de la MA et l’état de santé, respectivement.
Performance des modèles d’apprentissage automatique pour le statut préclinique de la maladie d’Alzheimer
La performance des modèles précliniques de prédiction de l’état de la MA a été testée avec et sans les caractéristiques du microbiote intestinal. En plus des données démographiques et des covariables cliniques des participants, ces modèles incluaient initialement tous les marqueurs de MA disponibles, y compris les marqueurs Aβ, tau, de neurodégénérescence et de risque génétique.
Pour déterminer la performance prédictive la plus élevée, les biomarqueurs de la MA, à l’exception de la génétique, ont été rationnellement omis des modèles, ne laissant derrière eux que les caractéristiques démographiques et les covariables cliniques.
Les résultats ont révélé que dans les modèles qui omettaient les biomarqueurs de la MA, à l’exception de la génétique, l’inclusion des caractéristiques taxonomiques du microbiote intestinal entraînait respectivement des améliorations de 6,8 % et 27,1 % de la précision et de la spécificité des prédictions. De plus, dans les modèles qui omettaient les biomarqueurs de la MA, y compris la génétique, l’inclusion de caractéristiques taxonomiques a entraîné des améliorations de 11,2 et 13,7 % de la précision et de la sensibilité, respectivement.
Ces résultats indiquent que l’utilité des caractéristiques microbiennes en tant qu’indicateur de la MA préclinique a augmenté avec la rareté des données disponibles pour les biomarqueurs établis de la MA.
Importance de l’étude
L’étude fournit des différences globales et spécifiques dans la composition du microbiote intestinal entre les individus avec et sans MA préclinique. En d’autres termes, l’étude identifie la composition du microbiote intestinal comme un indicateur de la MA préclinique.
