Des chercheurs, dont ceux de l'Université de Tokyo, ont fait une découverte surprenante qui se cache dans la bouche des gens: Inocles, éléments d'ADN géants qui avaient déjà échappé à la détection. Ceux-ci semblent jouer un rôle central en aidant les bactéries à s'adapter à l'environnement en constante évolution de la bouche. Les résultats donnent un aperçu de la façon dont les bactéries orales colonisent et persistent chez l'homme, avec des implications potentielles pour la recherche de santé, de maladies et de microbiome.
Vous pourriez penser que la science médicale moderne sait tout ce qu'il y a à savoir sur le corps humain. Mais même au cours de la dernière décennie, de petits organes auparavant inconnus ont été découverts, et il y a un domaine de biologie humaine qui passe actuellement par une renaissance de recherche, le microbiome. Cela comprend des domaines familiers tels que le microbiome intestinal, mais aussi le microbiome oral. Inspiré en partie par les découvertes récentes de l'ADN étranger dans le microbiome du sol, l'associé de recherche de projet Yuya Kiguchi et son équipe se sont tournés vers un large ensemble d'échantillons de salive prélevés par le laboratoire Yutaka Suzuki de la Graduate School of Frontier Sciences de l'Université de Tokyo. Ils se sont demandé s'ils pouvaient trouver quelque chose de similaire dans la salive humaine.
Nous savons qu'il existe de nombreux types de bactéries dans le microbiome oral, mais bon nombre de leurs fonctions et moyens d'exécuter ces fonctions sont encore inconnues. En explorant cela, nous avons découvert InoCles, un exemple d'ADN extrachromosomique – des morceaux d'ADN qui existent dans les cellules, dans ce cas, mais en dehors de leur ADN principal. C'est comme trouver un livre avec des notes de bas de page supplémentaires agrafées, et nous commençons à peine à les lire pour découvrir ce qu'ils font. «
Yuya Kiguchi, associé de recherche de projet
La détection des inoCles n'a pas été facile, car les méthodes de séquençage conventionnelles fragment des données génétiques, ce qui rend impossible la reconstruction de grands éléments. Pour surmonter cela, l'équipe a appliqué des techniques de séquençage avancées à longue lecture, qui peuvent capturer des étirements beaucoup plus longs d'ADN. Une percée clé est venue de l'auteur co-primitif Nagisa Hamamoto, qui a développé une méthode appelée Prenuc pour éliminer sélectivement l'ADN humain des échantillons de salive, améliorant considérablement la qualité du séquençage de longues sections d'autres ADN. Cela a permis aux chercheurs de s'assembler pour la première fois des génomes InoCle complets, qui ont été organisés par les bactéries Streptococcus salivariusbien que l'identification de l'hôte lui-même ait été une affaire difficile.
« La taille moyenne du génome de l'inoCle est de 350 paires de kilobases, une mesure de longueur pour les séquences génétiques, c'est donc l'un des plus grands éléments génétiques extrachromosomiques dans le microbiome humain. Les plasmides, d'autres formes d'ADN extrachromosomiques, sont à quelques dizaines de paires kilobases », a déclaré Kiguchi. « Cette longue longueur renforce les gènes des gènes pour diverses fonctions, y compris la résistance au stress oxydatif, la réparation des dommages à l'ADN et les gènes liés à la paroi cellulaire, éventuellement impliqués dans l'adaptation à la réponse au stress extracellulaire. »
L'équipe vise à développer des méthodes stables pour cultiver des bactéries contenant des Inocle. Cela leur permettra d'étudier le fonctionnement des inocles, qu'ils puissent se propager entre les individus et comment ils pourraient influencer les problèmes de santé bucco-dentaire tels que les cavités et les maladies des gencives. Étant donné que de nombreux gènes inoCle restent non caractérisés, les chercheurs utiliseront un mélange d'expériences de laboratoire et également des simulations de calcul telles que Alphafold pour prédire et modéliser les rôles que les inoCles peuvent jouer.
« Ce qui est remarquable, c'est que, compte tenu de l'éventail de la population humaine que les échantillons de salive représentent, nous pensons que 74% de tous les êtres humains peuvent posséder des inocles. Et même si le microbiome oral a longtemps été étudié, les inocles sont restés cachés tout ce temps en raison de limitations technologiques », a déclaré Kiguchi. « Maintenant que nous savons qu'ils existent, nous pouvons commencer à explorer comment ils façonnent la relation entre les humains, leurs microbes résidents et notre santé bucco-dentaire. Et il y a même quelques indices que les inocles pourraient servir de marqueurs pour des maladies graves comme le cancer. »
