Immédiatement après la naissance, les nourrissons humains commencent à développer un tissu complexe et entrelacé de microbes dans leur intestin. Connu collectivement sous le nom de microbiome intestinal, cet écosystème diversifié se compose de bactéries, d’archées, de virus et de champignons, qui se comptent par milliards. Tous ont un rôle important à jouer dans la santé et la maladie et les chercheurs se précipitent pour mieux comprendre leurs activités énigmatiques.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Microbiologie naturelle, Efrem Lim et ses collègues explorent la galaxie de virus présents dans l’intestin, connue sous le nom de virome intestinal. Ils constatent que certains nourrissons prématurés subissent des altérations marquées de leur profil de virus intestinaux peu de temps avant de développer une maladie grave et souvent mortelle connue sous le nom d’entérocolite nécrosante (NEC).
Le professeur Lim est chercheur au Biodesign Center for Fundamental and Applied Microbiomics. Il est également chercheur principal du Center for Viral Genomics de l’ASU et professeur adjoint à l’École des sciences de la vie de l’ASU.
L’étude a été menée en collaboration avec des collègues de l’ASU et des chercheurs de la Washington University School of Medicine.
Bien que la composante bactérienne du microbiome intestinal ait fait l’objet d’une attention considérable dans la recherche, les virus habitant l’intestin restent un domaine largement caché. La signature virale mise en évidence dans l’étude, ainsi que les changements dans les communautés bactériennes intestinales, pourraient fournir un signal d’alerte précoce indiquant qu’un nourrisson risque de développer une NEC, permettant aux cliniciens de prendre des mesures d’urgence.
Depuis de nombreuses années, on soupçonne que le microbiome est impliqué dans cette maladie qui se développe rapidement. Des études ont montré que des changements dans le microbiome de l’intestin chez ces nourrissons prématurés semblent prédire la progression vers la maladie NEC. »
Efrem Lim, professeur, chercheur, Biodesign Center for Fundamental and Applied Microbiomics
Pourtant, démêler les changements microbiens spécifiques conduisant à la maladie a été difficile et le mécanisme précis à l’origine de l’affliction est encore inconnu. L’étude actuelle est la première à étudier de manière approfondie les changements dans le microbiome viral qui semblent préparer le terrain pour le développement de la NEC chez les nourrissons prématurés.
Sommaire
Un monde microbien est né
Les microbes commencent à coloniser l’intestin du nourrisson pendant la naissance, lorsqu’un bébé rencontre une variété de micro-organismes provenant du tractus vaginal de sa mère. Au fur et à mesure que le bébé tète, il capte des microbes supplémentaires de la peau de sa mère ainsi que ceux qui se sont infiltrés dans son lait maternel.
Le nourrisson acquiert de nouveaux microbes d’autres membres de la famille et hors de la famille et même d’animaux domestiques. Ceux-ci sont tous incorporés dans le microbiome intestinal en développement, composé de quelque 20 à 100 milliards de microbes.
Cette vaste communauté microbienne continuera à façonner de nombreux aspects de la santé d’un individu, tout au long de sa vie. Sans surprise, des altérations anormales du microbiome intestinal peuvent entraîner de graves problèmes et les prématurés sont particulièrement vulnérables à de telles perturbations.
Avant leur heure
La naissance prématurée désigne généralement les nourrissons nés après moins de 37 semaines de grossesse. La condition semble être à la hausse, bien que les causes de cela ne soient pas entièrement comprises. Dans de nombreux pays à faible revenu, des facteurs tels que le VIH, les infections, le paludisme et les taux élevés de grossesse chez les adolescentes ont tous été impliqués.
En 2020, la naissance prématurée a touché 1 enfant sur 10 nés aux États-Unis. Les bébés nés trop tôt (en particulier avant 32 semaines) ont des taux de mortalité et d’invalidité plus élevés. Ceux qui survivent peuvent éprouver des problèmes de santé durables, notamment des difficultés d’alimentation; problèmes respiratoires, visuels et auditifs; et anomalies, y compris les retards de développement et la paralysie cérébrale.
Les bébés nés prématurément sont également à risque de NEC. La maladie frappe souvent soudainement. Lorsque les bébés naissent après moins de 32 semaines de gestation, l’incidence de l’ECN variait de 2 à 7 % dans les pays à revenu élevé. La mortalité chez les nourrissons atteints d’entérocolite nécrosante varie de 22 à 38 %.
Une maladie furtive
Bien qu’elle survienne rarement chez les nourrissons nés à terme, cette maladie largement mystérieuse affecte 1 bébé prématuré sur 1 000. La condition frappe sans avertissement et peut amener un nourrisson à passer d’une apparence en bonne santé à un état grave de maladie en quelques heures. La maladie survient généralement deux à six semaines après la naissance.
La maladie produit une grave inflammation du tissu intestinal, provoquant sa mort. Ces affections sont connues sous le nom de maladies nécro-inflammatoires. Une perforation peut également se former dans l’intestin, permettant aux bactéries de s’infiltrer dans l’abdomen ou la circulation sanguine. La séquence des étapes menant à l’ECN reste incertaine, bien que l’on pense que les facteurs de risque incluent l’utilisation prolongée d’antibiotiques au début de la vie et l’alimentation au lait maternisé (en plus de la naissance prématurée).
Bien que des études aient fortement impliqué des changements dans le microbiome intestinal en tant que contributeurs au développement de la NEC, aucun genre bactérien n’a été systématiquement associé à la maladie.
Les bébés qui survivent à l’affliction sont souvent confrontés à des problèmes de santé permanents, qui peuvent inclure des troubles neurodéveloppementaux et une affection connue sous le nom de syndrome de l’intestin court.
Le rôle des virus
Dans la présente étude, 138 échantillons de selles ont été prélevés au cours des 11 premières semaines de vie. Les échantillons provenaient de 23 nourrissons prématurés dans une unité néonatale de soins intensifs à St. Louis, Missouri. Neuf de ces nourrissons ont développé une NEC, tandis que 14, appariés pour le poids et l’âge gestationnel, ne l’ont pas fait.
L’étude a exploré les échantillons à l’aide de la métagénomique, une méthode de séquençage qui permet aux chercheurs d’échantillonner de manière exhaustive les gènes de tous les organismes présents dans un échantillon. Cela permet aux microbiologistes comme Lim d’évaluer la diversité bactérienne et de détecter l’abondance microbienne dans divers environnements. La technique permet également l’étude détaillée de micro-organismes difficiles ou impossibles à cultiver en laboratoire. (Au début de 2020, Lim a utilisé le séquençage métagénomique pour sonder rapidement le code à 30 000 lettres du virus SRAS CoV-2, identifiant une mutation unique.)
L’étude démontre que les nourrissons NEC ont montré une convergence des signatures virales et bactériennes dans le virome intestinal. Notamment, les bébés atteints de NEC ont montré une diversité réduite de la composition virale entre les communautés dans l’intestin, une caractéristique connue sous le nom de β-diversité. La diminution de la β-diversité virale s’est produite sur une période de 10 jours précédant le début de la NEC, fournissant un biomarqueur potentiel, alertant les cliniciens du danger imminent. Les résultats suggèrent que le virome en développement détient des indices vitaux sur la santé des prématurés.
Horizons microbiens
La recherche pourrait conduire non seulement à un diagnostic plus rapide et à de meilleures thérapies pour la NEC, mais également pour un large éventail de maladies médiées par le microbiome. En outre, les thérapies existantes visant à modifier le microbiote intestinal, par exemple la thérapie de transplantation fécale, pourraient être encore améliorées en faisant le point sur la composante virale.
L’étude démontre que les constituants viraux sous-explorés du microbiome ont beaucoup à nous apprendre et jouent presque certainement un rôle important non seulement dans la transition vers la NEC chez les prématurés, mais aussi dans d’autres maladies. Grâce aux technologies de séquençage nouvelles et en évolution rapide, les chercheurs peuvent commencer à exploiter le virome pour trouver de précieux indicateurs de diagnostic de la maladie et développer des thérapies plus efficaces.
Efrem Lim est le récipiendaire 2022 du ASU Faculty Research Achievement Award, décerné lors de la célébration de la Journée du fondateur de l’université le 17 mars.
