Les bactéries et micro-organismes qui vivent dans le corps humain – ; le microbiote – ; peut avoir un impact sur la santé humaine, le risque de maladie et même la façon dont l’organisme absorbe les médicaments, mais les détails de ces processus ne sont pas clairs. Pour aider à comprendre l’impact des communautés complexes de microbes sur la santé humaine, l’Institut national des sciences médicales générales des National Institutes of Health a attribué une bourse de recherche de maximisation de 1,9 million de dollars sur 5 ans à Jordan Bisanz, professeur adjoint de biochimie et de biologie moléculaire à l’Université de Pennsylvanie. Collège des sciences d’État Eberly.
Il est clair que la diversité des microbes dans le corps humain est importante, mais la raison pour laquelle cette diversité est importante devient beaucoup plus obscure. Nous prévoyons d’utiliser une combinaison de biologie computationnelle et expérimentale pour mieux comprendre les différentes espèces qui composent un microbiome humain sain ainsi que la manière dont elles travaillent ensemble pour influencer la santé humaine.
Jordan Bisanz, professeur adjoint de biochimie et de biologie moléculaire, Penn State Eberly College of Science
Le microbiome d’une seule personne peut contenir plusieurs centaines ou milliers d’espèces différentes, vivant par exemple dans le tube digestif ou sur la peau. De nombreuses études sur le microbiome se concentrent sur le comptage du nombre d’espèces différentes présentes – ; la diversité -; ainsi que l’identification des espèces individuelles et leur abondance. Bisanz prévoit d’utiliser l’apprentissage automatique et d’autres méthodes informatiques pour analyser ces types de données accessibles au public afin de mieux comprendre ce qui définit une communauté microbienne saine.
« Nous prévoyons d’examiner les informations provenant de centaines de personnes pour identifier les souches ou combinaisons de souches les plus courantes dans un microbiome sain », a-t-il déclaré. « Ensuite, nous pouvons essentiellement concevoir un microbiome sain et l’utiliser comme système modèle pour comprendre le fonctionnement de la communauté. Il s’agit d’une approche très différente de la façon dont la microbiologie a tendance à être pratiquée. »
Après avoir identifié les espèces clés d’un microbiome sain typique, Bisanz et son laboratoire construiront expérimentalement un modèle de laboratoire d’un microbiome sain, en s’appuyant sur plusieurs centaines de souches microbiennes qu’ils entretiennent en laboratoire. Ensuite, ils peuvent évaluer comment ce microbiome pourrait réagir dans le contexte d’une certaine maladie. Ils pourraient également identifier et construire des modèles de laboratoire de microbiotes qui reflètent ceux d’individus atteints de maladies particulières.
« C’est un peu comme un livre de recettes sur les communautés microbiennes, et nous pouvons décider de ce qui est pratique à utiliser pour explorer différentes questions », a-t-il déclaré. « En fin de compte, nous espérons mieux identifier les microbes spécifiques et les processus métaboliques qui sont importants pour les interactions hôte-microbe et leur impact sur le risque de maladie. »
Ce travail pourrait aider à orienter le développement de thérapies ciblées, a déclaré Bisanz, qui utilisent des microbes spécifiques pour traiter les infections bactériennes ou pour améliorer la santé intestinale, plutôt qu’un ensemble plus générique de microbes, comme ceux utilisés dans les probiotiques et les thérapies de transplantation fécale.
Bisanz explorera également l’impact du microbiome sur la réponse d’une personne aux médicaments. La plupart des médicaments pris par voie orale traversent les microbes avant d’être absorbés dans le corps, a-t-il déclaré, donc les microbes – ; comme la génétique de l’hôte – ; peut avoir un impact sur l’efficacité et l’efficience de l’absorption des médicaments.
« L’une des questions du point de vue de la médecine personnalisée est de savoir comment sélectionner le bon dosage d’un médicament », a-t-il déclaré. « Vous pouvez imaginer que dans un monde futuriste, vous pourriez aller chez le médecin pour un traitement et ils pourraient faire un test rapide. Et peut-être qu’ils identifieraient un marqueur génétique qui indique que vous absorbez le médicament plus rapidement que les autres et identifieraient également qu’ils ont un microbe connu pour métaboliser le médicament et qui les aide à définir le dosage.
Bisanz et ses collègues étudieront spécifiquement le rôle du microbiome dans l’absorption des médicaments antipaludiques administrés par voie orale, connus pour leurs effets secondaires allant des étourdissements et vomissements aux rêves lucides.
« Il existe une énorme variation inexpliquée dans la quantité et la gravité de ces effets secondaires, et beaucoup de gens arrêtent de prendre les médicaments à cause de ces effets secondaires », a déclaré Bisanz. « Les antipaludiques sont également un sujet de préoccupation car il existe une résistance croissante aux médicaments les plus courants chez les parasites responsables du paludisme. Si les microbes peuvent avoir un impact sur la quantité d’un médicament qui pénètre dans la circulation sanguine, ils peuvent également influencer les effets secondaires, et il est raisonnable qu’ils pourraient également jouer un rôle dans le développement de la résistance. »
Ensemble, cette subvention offrira à Bisanz l’opportunité d’améliorer la compréhension de la façon dont les communautés microbiennes façonnent la santé et la physiologie humaines.
« Le microbiome est très réactif et peut être modifié rapidement et facilement à l’aide de manipulations alimentaires, comme les probiotiques », a-t-il déclaré. « Il s’agit d’un domaine relativement jeune, mais il a des applications translationnelles prometteuses et immédiates. »
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