En révélant comment un régime riche en fibres modifie le microbiome intestinal, les scientifiques ont découvert un modèle bactérien universel qui pourrait transformer la façon dont nous prévoyons et traitons les maladies chroniques.
Étude: Une signature centrale du microbiome comme indicateur de santé. Crédit d'image : Danijela Maksimovic/Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Celluleles chercheurs ont analysé les données d'une intervention alimentaire riche en fibres chez les personnes atteintes de diabète de type 2 (DT2) et d'autres maladies.
Ils visaient à comprendre les relations entre des génomes spécifiques dans le microbiote intestinal et à identifier les microbes clés en fonction de leur présence constante dans différents problèmes de santé.
Leur analyse a identifié deux groupes de microbes intestinaux, l’un qui favorise la santé grâce à la digestion des fibres et l’autre associé à la résistance aux maladies.
Sommaire
Arrière-plan
Le microbiome intestinal, ou l’écosystème de microbes qui vivent dans le système gastro-intestinal, est crucial pour la santé, car il améliore la digestion et la fonction immunitaire, et a même été associé au comportement.
Bien que la compréhension de ces communautés soit cruciale, les méthodes traditionnelles utilisées pour étudier le microbiote intestinal ont donné des résultats incohérents lorsqu’il s’agit de relier des microbes spécifiques à des maladies comme le diabète ou l’obésité et peuvent négliger les différences subtiles entre les groupes microbiens.
Cependant, les génomes assemblés par métagénome (HQMAG) de haute qualité permettent aux chercheurs d’utiliser des données à haute résolution pour suivre des microbes peu étudiés ou inconnus. Ils peuvent ensuite se concentrer sur la façon dont les microbes interagissent entre eux, groupes ou guildes, pour conclure sur l’impact du microbiome sur la santé.
À propos de l'étude
Les chercheurs ont utilisé des HQMAG et des modèles d’apprentissage automatique pour analyser les interactions microbiennes et identifier les microbes clés liés à la santé afin de prédire les réponses à des traitements comme l’immunothérapie.
Les participants à l’étude principale étaient des patients atteints de DT2, dont 74 ont reçu une intervention diététique riche en fibres et 36 d’entre eux ont reçu des soins standard. Des modifications du microbiote intestinal ont été observées et comparées dans ces deux groupes.
De plus, 4 000 échantillons provenant de 38 études sur 10 ans, incluant 15 maladies, ont été utilisés pour identifier 284 génomes microbiens clés importants pour prédire l’évolution des maladies.
Les chercheurs ont identifié un groupe principal (C1) de génomes dans chaque maladie. Ces clusters ont été divisés en deux sous-clusters, C1A et C1B. Apprentissage automatique (classificateurs forestiers aléatoires) pour faire la distinction entre les cas (patients) et les contrôles (individus en bonne santé).
Résultats
Les chercheurs ont observé des changements dans le microbiote intestinal dans le groupe ayant un régime riche en fibres, avec des modifications significatives entre le début et trois mois et un retour au début après 15 mois. Des paires de bactéries intestinales restées stables ont été identifiées, formant des sous-réseaux présentant une importance potentielle pour la santé.
Ils ont identifié 635 corrélations stables entre bactéries, formant des groupes. Le plus grand groupe, C1, contenait des bactéries liées à de meilleurs résultats en matière de santé, en particulier à des améliorations des marqueurs du diabète.
Le groupe C1A a augmenté avec un apport élevé en fibres et s'est avéré bénéfique, reflétant les améliorations de la santé des patients. Ce groupe contenait davantage de gènes liés à la production de composés bénéfiques, comme le butyrate, tandis que C1B contenait davantage de gènes liés à la résistance aux antibiotiques et à la virulence, ce qui indique un potentiel pathogène. Cependant, le C1B diminue avec un apport élevé en fibres. Les bactéries C1A et C1B ont montré des corrélations négatives entre elles.
Les groupes bactériens identifiés pourraient prédire les marqueurs métaboliques de la santé chez les patients atteints de DT2 et étaient présents dans d'autres maladies, telles que la schizophrénie et les maladies cardiovasculaires, indiquant un schéma commun lié à la santé.
La combinaison de groupes de génomes en un ensemble plus large a également démontré un fort pouvoir diagnostique, indiquant le potentiel du microbiote à être utilisé comme marqueurs de diagnostic.
Le « modèle universel » multi-maladies créé par les chercheurs a réussi à différencier les cas et les témoins pour plusieurs maladies, atteignant une précision de 0,73 pour distinguer les patients des individus en bonne santé à travers 26 ensembles de données.
Les modèles ont également été utilisés pour prédire dans quelle mesure les patients répondaient à divers traitements, tels que l'immunothérapie anticancéreuse ou les maladies inflammatoires de l'intestin, démontrant ainsi le potentiel de prédiction du succès du traitement.
Conclusions
L’étude identifie un modèle clé du microbiome avec un équilibre entre deux groupes de bactéries. Ce modèle est lié à certains traits de santé, en particulier chez les personnes atteintes de DT2, et peut prédire divers résultats en matière de santé à l'aide de modèles d'apprentissage automatique.
Les modèles basés sur des interactions bactériennes stables ont obtenu de meilleurs résultats que ceux utilisant des données plus larges et plus générales. L'étude souligne que toutes les bactéries courantes ne sont pas également importantes pour la santé ; des interactions stables sont cruciales.
Les « bonnes » bactéries aident à digérer les fibres et à produire des substances comme le butyrate, qui sont importantes pour la santé, tandis que les « mauvaises » bactéries peuvent résister aux antibiotiques et entraîner des inflammations et des maladies chroniques ; un équilibre entre ces groupes est vital pour la santé globale.
Les fibres alimentaires peuvent modifier l’équilibre entre les bactéries bénéfiques et nocives, les régimes alimentaires riches en fibres favorisant la croissance des premières et protégeant contre les maladies.
Ces découvertes ont le potentiel de conduire à un meilleur diagnostic et à de meilleurs traitements des maladies en se concentrant sur les interactions stables des microbes intestinaux, qui agissent comme des marqueurs de santé importants, grâce à des thérapies basées sur le microbiome.
Des études plus détaillées sont nécessaires pour mieux comprendre les bactéries impliquées et leurs effets sur la santé. D’autres études à long terme explorant la digestion des fibres, les interactions microbiennes spécifiques et les liens avec la maladie grâce à une analyse personnalisée sont également nécessaires.
