La malnutrition est une principale cause de décès chez les enfants de moins de 5 ans, et près de 150 millions d'enfants dans le monde entier sous cet âge ont un retard de croissance du manque de nutrition. Bien qu'un régime inadéquat soit un contributeur majeur, les chercheurs de la Washington University School of Medicine de Saint-Louis ont constaté il y a plus d'une décennie que les communautés dysfonctionnelles de microbes intestinales jouent un rôle important dans le déclenchement de la malnutrition.
Maintenant, dans le travail effectué en collaboration avec le Salk Institute et l'UC San Diego, les chercheurs en médecine de Washu ont découvert que les tout-petits au Malawi – parmi les endroits les plus durement touchés par la malnutrition – qui avaient un microbiome intestinal fluctuant ont montré une croissance plus faible que les enfants avec un microbiome plus stable. Tous les enfants étaient à haut risque de retard de croissance et de malnutrition aiguë.
« Nous savons que les microbes intestinaux sont des médiateurs importants de la malnutrition », a déclaré Mark J. Manary, MD, le professeur de pédiatrie de Helene B. Roberson chez Washu Medicine, un expert internationalement considéré en malnutrition et auteur de co-correspondant sur la nouvelle étude. « En contribuant à notre compréhension de la façon dont les changements dans les microbes intestinaux contribuent directement à la condition, nous ouvrons la voie à de nouvelles méthodes pour diagnostiquer et traiter des millions d'enfants touchés dans le monde. »
Les résultats, publiés le 9 septembre dans Cell, établissent une bibliothèque pédiatrique du génome microbien – une base de données de santé publique contenant des profils génétiques complets de 986 microbes à partir d'échantillons fécaux de huit enfants malawiens collectés sur près d'un an qui peuvent être utilisés pour de futures études pour aider à prédire, prévenir et traiter la malnutrition.
Meilleure croissance avec un microbiome intestinal stable
Il y a plus de deux décennies, Manary est devenu un acteur clé dans l'introduction d'un aliment thérapeutique basé sur le beurre d'arachide pour lutter contre la nutrition aiguë sévère au Malawi, un pays en Afrique subsaharienne où 37% des enfants sont touchés par le retard de croissance. Il a développé et testé cliniquement la pâte riche en calories riches en nutriments, qui a sauvé des milliers de vies depuis son adoption en tant que norme mondiale de soins pour une malnutrition aiguë sévère.
Les enfants qui survivent à la maladie sont souvent confrontés à des défis continus dans le métabolisme, la croissance osseuse, la fonction immunitaire et le développement du cerveau. Fournir de la nourriture pour que les enfants aient suffisamment de nutriments pour récupérer ne suffit pas à lui-même pour les aider à grandir et à prospérer, a expliqué Manary.
Entre autres effets, la malnutrition provoque un déséquilibre dans le microbiome intestinal, la communauté des bactéries et d'autres micro-organismes vivant dans les intestins, réduisant les microbes bénéfiques et augmentant les microbes de maladie. Les chercheurs ont supposé que l'amélioration de la santé des enfants de malnutrition peut comprendre les changements dans un paysage intestinal composé de centaines d'espèces bactériennes.
Pour comprendre les schémas microbiens associés à la croissance des enfants, les chercheurs ont séquencé le matériel génomique à partir de 47 échantillons fécaux prélevés sur 11 mois de huit tout-petits, qui avaient déjà été inscrits à un essai clinique testant l'effet des aliments complémentaires à base de légumineuses sur la réduction ou la réinversation de la mauvaise croissance entérique environnementale, une condition chronique qui affecte l'intestin grêle et la mauvaise croissance.
Les enfants choisis pour l'étude avaient entre 12 et 24 mois et avaient amélioré ou aggravant les scores de longueur pour l'âge (LAZ), un indicateur de la croissance qui mesure les hauteurs des enfants contre les moyennes attendues de leur âge et de leur sexe. Les chercheurs ont constaté que les enfants ayant une collection de génomes microbiens qui sont restés stables – ce qui signifie, la population microbienne n'a pas subi de changements drastiques – a montré une meilleure croissance par rapport à ceux qui ont une composition microbienne instable, ce qui suggère que la stabilité du microbiome intestinal peut être bénéfique pour soutenir la croissance chez les enfants. La mesure de ces changements, a expliqué Manarar, peut être utilisée pour évaluer la santé intestinale.
Construire des bibliothèques génomiques
L'étude a utilisé une technique de séquençage génétique moderne connu sous le nom de séquençage à lecture longue pour reconstruire des pangenomes microbiens complets, qui incluent le matériel génétique de tous les membres d'une espèce microbienne. Cette approche a capturé 50 fois plus de génomes de microbiote complète par rapport à la méthode traditionnelle et a fourni une vision génétique plus complète des communautés microbiennes chez les enfants à haut risque de retard de croissance et de dénutrition aiguë.
Le retard de croissance et la dénutrition aiguë sont définis par des mesures physiques facilement mesurées, qui résultent de processus sous-jacents complexes et divers. Une résolution et une précision améliorées dans l'identification des communautés microbiennes, la façon dont elles changent et ce qu'elles font peut faire la lumière sur des facettes par ailleurs inutiles de dénutrition ainsi que le rôle que joue le microbiome intestinal pour le provoquer. «
Kevin Stephenson, MD, auteur co-ennior, professeur adjoint de médecine à Washu Medicine
La technique a permis de générer la nouvelle bibliothèque pédiatrique du génome microbien pédiatrique de l'étude. Les chercheurs ont optimisé un flux de travail de séquençage à lutte longue que d'autres scientifiques peuvent s'adapter à la création de bibliothèques de génomes pour diverses applications et sont modifiables à la recherche effectuée dans des laboratoires à distance opérant dans des emplacements difficiles à accéder.
« Lorsqu'ils sont appliqués dans des laboratoires moléculaires à distance sur le terrain, le séquençage du génome et les approches pangenomiques que nous avons développées peuvent fournir des informations en temps réel non seulement sur la surveillance pandémique, la résistance aux antibiotiques et les maladies infectieuses, mais également sur la productivité agricole, le suivi environnemental et la conservation de la biodiversité », a déclaré l'auteur de co-corresponding todddddddd, PHD, PHD, a une recherche sur Salk. « C'est une puissante avancée technologique qui élargit la portée de la génomique et établit une nouvelle norme pour la recherche scientifique dans le domaine. »
