Une étude de souris révèle que les effets sur la santé à long terme de l'exposition nutritionnelle et antibiotique précoce dépendent non seulement de ce qui se passe tôt dans la vie mais aussi de qui vous hérite de vos gènes.
Étude: L'impact des expositions précoces sur la croissance et la composition des microbiomes intestinaux adultes dépend de la souche génétique et du parent d'origine. Crédit d'image: Nejron Photo / Shutterstock.com
Les facteurs environnementaux à la vie précoce peuvent avoir des impacts à long terme sur la progéniture, s'étendant à l'âge adulte, en partie provoqué par la dysbiose. Une étude récente publiée dans Microbiome révèle que les différences génétiques entre les individus peuvent les rendre plus sujets à la dysbiose intestinale en modifiant la sensibilité de l'hôte à de tels facteurs environnementaux.
Sommaire
Introduction
La colonisation microbienne commence avant la naissance et est profondément influencée par les gènes maternels, le microbiote et les facteurs environnementaux comme les expositions alimentaires ou antibiotiques de la mère. Les carences en protéines et en vitamine D sont relativement répandues dans la grossesse et la lactation, et ont été associées à la dysbiose, qui peuvent également se produire après une exposition aux antibiotiques.
La composition génétique influence également la façon dont les facteurs environnementaux affectent la progéniture. Par exemple, les gènes hôtes et la physiologie peuvent façonner les métabolites des acides biliaires, les niveaux de composés antimicrobiens et la structure muqueuse intestinale, qui affectent toutes la santé intestinale et les communautés microbiennes.
De plus, l'origine de gènes spécifiques, qu'elle soit héritée de la mère ou du père, connu sous le nom d'effet parent d'origine (PO), peut influencer de manière significative la composition finale du microbiote intestinal et les résultats du développement.
On ne sait pas grand-chose sur la façon dont ces facteurs ont un impact sur le microbiote intestinal et la santé à long terme de la progéniture. La présente étude visait à identifier ces résultats chez la progéniture adulte exposés au début de la vie aux antibiotiques, à l'apport de protéines inadéquats et à une carence en vitamine D. Il a également cherché à trouver le rôle du contexte génétique et l'effet PO sur la dysbiose associée à ces facteurs.
À propos de l'étude
Trois groupes de souris de croix collaborative (CC) et leur progéniture ont été utilisées, ainsi qu'un groupe témoin. Le terme CC fait référence à des souris consanguines dont les gènes surgissent par recombinaison de huit souches fondatrices de souris appartenant à trois espèces principales. Ceux-ci peuvent refléter les effets des interactions entre les gènes et l'environnement dans les phénotypes complexes.
Dans cette étude, le passage réciproque fait référence à l'élevage d'un barrage femelle (par exemple, CC001) avec un père mâle d'une souche différente (par exemple, CC011), et vice versa. Cela a produit une progéniture génétiquement identique de première génération, à l'exception de leurs chromosomes sexuels et de leur ADN mitochondrial, permettant aux chercheurs d'isoler l'effet PO tout en gardant presque tous les autres facteurs génétiques constants.
Les barrages ont été placés sur des aliments contenant des antibiotiques, faibles en protéines ou à faible vitamine par rapport aux aliments témoins commençant cinq semaines avant la conception et se poursuivant jusqu'à ce que la lactation s'arrête (jour 21). Après le sevrage, toutes les descendants ont été transférés à un régime de chow standardisé pour les rongeurs jusqu'à huit semaines.
Résultats de l'étude
Exposition aux antibiotiques
La diversité microbienne a été réduite dans plusieurs arrière-plans génétiques, notamment CC011XCC001, CC004XCC017, CC017XCC004 et d'autres selon la métrique utilisée.
Les croisements réciproques ont montré des résultats de diversité α similaires, à l'exception du groupe témoin où la progéniture CC011XCC001 avait une diversité plus élevée que leurs homologues réciproques. Cependant, β-La diversité dépendait du fond génétique, PO représentant 20% à 50% de la variabilité du microbiote intestinal dans le groupe de test vs 20% à 40% chez les témoins.
Des différences d'abondance ont été observées pour Bacteroides, Muribaculaceae, Akkermansiaet Bifidobacterium. L'effet variait entre les espèces; Certains ont triplé en abondance tandis que d'autres ont triplé.
Le poids corporel de ces descendants était de 15% inférieur à celui des témoins et variait également dans les paires de progéniture réciproque.
Carence en protéines
La carence en protéines n'a pas modifié les indices de diversité entre les groupes de test et de contrôle. Cependant, des espèces aiment Akkermansia et Bifidobacterium étaient nettement moins abondants chez les descendants de faible protéines que chez les témoins.
Une évaluation croisée réciproque a révélé une réduction de l'α- et β-Diversity dans la progéniture de CC001XCC011, montrant l'effet des différences génétiques. La diversité au niveau de l'espèce différait dans les paires de progéniture réciproque, représentant 14% à 20% de la variabilité du microbiote.
Le régime pauvre en protéines a réduit le poids corporel de la progéniture adulte de 15% dans tous les groupes de tests, quels que soient les changements dans la diversité microbienne. Cela est d'accord avec des études antérieures montrant que la carence en protéines est associée à une diminution de l'absorption des nutriments.
La progéniture de trois croix était plus légère que les commandes, mais pas la progéniture réciproque. De plus, la progéniture de CC011XCC001 était plus lourde que celles de sa croix réciproque CC001XCC011, indiquant l'effet PO.
Notamment, certaines croix, telles que CC041XCC051 et CC051XCC041, ont montré un poids corporel réduit malgré un changement non significatif de la diversité du microbiote, ce qui suggère que des effets de croissance peuvent également se produire par des mécanismes non liés au microbiote.
Carence en vitamine D
La carence en vitamine D n'a pas réduit le poids corporel ou la diversité microbienne par rapport aux témoins, corroborant des études antérieures. Cependant, l'effet PO a conduit des différences de diversité entre les paires de progéniture réciproque, ce qui indique que la carence en développement de la vitamine D pourrait modifier plusieurs bactéries intestinales clés.
Par exemple, la progéniture de CC011XCC001 avait une diversité microbienne et un poids corporel significativement plus élevés que leurs homologues réciproques dans le même groupe, même si la carence globale en vitamine D n'a pas affecté ces résultats.
Alors que la carence en vitamine D n'a pas entraîné de réduction du poids corporel chez les souris adultes, la progéniture d'une croix était plus lourde que celles de leur croix réciproque.
PO, poids corporel et microbiome intestinal
La PO a représenté 20% à 58% de la variabilité du microbiote entre les paires réciproques de l'entraînement dans les groupes de test. Le microbiome affecte le poids corporel, qui variait entre les quatre groupes et même dans les paires réciproques de l'entraînement. Akkermansia et Blautia étaient plus abondants chez des souris plus légères et plus lourdes, respectivement, dans la progéniture CC051XCC041.
L'effet PO a été démontré à la fois dans les régimes à faible teneur en protéines et à faible vitamine, car la progéniture des souris CC011XCC001 était plus lourde, avait une diversité microbienne plus élevée et une abondance accrue de plusieurs bactéries comme Faecalibaculumvs ceux de sa croix réciproque CC001XCC011. Cette bactérie protège contre les maladies inflammatoires de l'intestin, le cancer colorectal et le diabète, soulignant son importance dans la prévention de la dysbiose intestinale.
Cette étude a révélé que les différences de poids corporel et le microbiote étaient les plus cohérentes dans les paires croisées CC001XCC011, soulignant l'impact des contributions génétiques maternelles et éventuellement des mécanismes épigénétiques ou mitochondriaux.
L'effet PO pourrait être dû à des différences dans l'ADN mitochondrial ou les chromosomes sexuels, la régulation épigénétique ou les effets placentaires ou utérins dus aux gènes maternels.
Conclusions
L'exposition aux antibiotiques précoces ou les carences en protéines ou en vitamine D peuvent avoir des impacts à long terme sur la croissance et le microbiote intestinal chez les souris adultes, modifiées par les gènes de l'hôte avec un effet PO. C'est la première fois que ces résultats sont montrés pour une carence en protéines de développement dans la vie adulte.
Le poids corporel et la teneur en graisses varient avec le microbiome entre les groupes. Des différences de poids corporel ont également été observées dans une paire réciproque dans les groupes témoins, faibles protéines et faibles en vitamine D. Ainsi, cette étude démontre également l'effet de PO sur le poids corporel et le microbiote intestinal chez la progéniture adulte pour la première fois.
Les résultats suggèrent que l'exposition environnementale précoce interagit avec des facteurs maternels héréditaires pour façonner les trajectoires de santé à vie et mettre en évidence la nécessité d'une plus grande attention à la nutrition et aux médicaments maternels pendant la grossesse.
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