Probiotique naturel présent dans l'intestin peu après la naissance

Les nouveau-nés hébergent des bactéries pionnières dans l'intestin peu après la naissance avec le potentiel de développer de nouveaux probiotiques thérapeutiques personnalisés

Dans une étude récente en Microbiologie de la natureLes chercheurs ont caractérisé le microbiome intestinal de 1 288 nouveau-nés du Royaume-Uni (RU) à l’aide d’une métagénomique fécale à grande échelle.

Arrière-plan

La colonisation du microbiote intestinal humain commence à la naissance et est affectée par des facteurs environnementaux et maternels. L'étude britannique Baby Biome Study (BBS) a découvert que le transfert maternel des principaux colonisateurs intestinaux est altéré lors des césariennes et chez les nouveau-nés exposés aux antibiotiques, exposant ainsi les microbes intestinaux néonatals à des organismes résistants aux antibiotiques.

L'étude implique des « effets prioritaires » dans l'assemblage du microbiome intestinal humain, dans lesquels la séquence d'arrivée des espèces colonisatrices initiales a un impact sur l'assemblage du microbiome au cours de la succession biologique primaire. Cependant, les recherches concernant les effets prioritaires parmi les microbiomes intestinaux néonatals sont limitées en raison du manque de données longitudinales à haute résolution sur le microbiome intestinal humain.

À propos de l'étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié les effets de la priorité microbienne sur le microbiote intestinal néonatal (NGM). Ils ont augmenté la cohorte de la première phase de leur étude BBS (BBS1) de 688 nouveau-nés dans la deuxième phase (BBS2), doublant presque l'effort d'échantillonnage.

L'étude a porté sur des nouveau-nés en bonne santé et nés à terme. Les parents ont recueilli des échantillons de selles à domicile au cours des trois premières semaines de vie (jour 4, semaine 1 et semaine 3) et plus tard au cours de la petite enfance. Les chercheurs ont obtenu des échantillons de selles maternelles à l'hôpital au moment de l'accouchement. Lorsqu'ils ont recueilli des échantillons de selles, les mères ont rempli un bref formulaire sur leurs habitudes alimentaires et leur exposition aux antibiotiques. Le séquençage du génome entier a permis d'évaluer les échantillons à l'aide de la base de données de taxonomie du génome (GTDB).

Les chercheurs ont examiné trois sous-groupes du BBS2 : 183 dyades nouveau-né-mère (14 % des participants à l'étude), 359 échantillons de phase néonatale (28 %) et 302 échantillons de nouveau-nés et de nourrissons (23 %). Le partitionnement autour des médoïdes (PAM) sur 1 904 métagénomes intestinaux néonatals du BBS a permis d'identifier les principaux colonisateurs qui déterminent la structure de la communauté microbienne intestinale tout au long de la période néonatale. L'approche du mélange multinomial de Dirichlet (DMM) a validé les résultats.

Les chercheurs ont utilisé 1 249 isolats de haute qualité (N = 133) et des génomes assemblés par métagénome à partir des échantillons d'états communautaires associés pour identifier les différences fonctionnelles entre les états communautaires NGM. Des régressions logistiques à effets fixes multivariables ont déterminé les rapports de cotes ajustés (AOR), en contrôlant les facteurs de confusion potentiels. L'analyse de sensibilité a montré que les caractéristiques liées à l'état communautaire NGM changeaient entre la première et la troisième semaine.

Les chercheurs ont créé des lignées gnotobiotiques monocolonisées de souris C57BL/6N de type sauvage par gavage oral et exposition quotidienne au 2′-fucosyllactose (2′-FL) dans l'eau potable. Ils ont obtenu des échantillons fécaux murins pour le comptage des colonies, et la réaction en chaîne par polymérase quantitative (qPCR) a déterminé la charge bactérienne absolue. Les chercheurs ont infecté les souris avec des pathogènes opportunistes, E. faecalis ou K. oxytoca.

Résultats

L'équipe a divisé le NGM en trois états. Un microbe particulier dominait chaque état. L'hôte et les variables cliniques telles que l'âge de la mère, la parité et l'origine ethnique régulaient ces états. Les mères asiatiques étaient plus susceptibles que les mères blanches de développer un BB (AOR, 2,1) mais moins susceptibles de contenir un EF (AOR, 0,6). L'état communautaire avec Escherichia faecalis la prédominance a montré un assemblage stochastique du microbiome et des charges pathogènes constamment élevées jusqu'à la petite enfance.

En revanche, les États communautaires dominés par Bifidobacterium, à savoir Bifidobacterium longum et B. brèveont démontré des assemblages de microbiotes stables avec une résistance à la colonisation microbienne à long terme, résultant probablement d'adaptations fonctionnelles de souches spécifiques à des régimes néonatals riches en lait maternel. Les méthodes DMM et PAM ont donné des résultats cohérents sur les allocations d'états communautaires et les compositions microbiennes de base. Les états communautaires étaient présents pendant toutes les périodes d'échantillonnage parmi les participants au BBS. Les résultats indiquent que B. brève, B. longumet Escherichia faecalis dominent les premières années de vie des nouveau-nés.

B. longum et Escherichia faecalis présentaient une plus grande diversité microbienne, tandis que d'autres espèces modérément nombreuses coexistaient avec l'espèce motrice. Le développement d'une Escherichia faecalis L'état de la communauté était associé de manière indépendante au fait d'avoir recours à une césarienne et de recevoir des antibiotiques intrapartum pendant le travail. Bifidobacterium breve était le seul état de la communauté affecté par les caractéristiques de l’hôte mais non affecté par les facteurs cliniques. B. brève les génomes possèdent l'enzyme nécessaire pour métaboliser le composant HMO le plus répandu, le 2'-FL, qui est rare dans le BL (5,0 %) et absent chez E. faecalis.

L'étude a révélé que le microbiote intestinal du nouveau-né se divisait en trois états communautaires, chacun dominé par une espèce microbienne particulière. Bifidobacterium breveB. subs. longumet Escherichia faecalis comme moteurs taxonomiques dans chaque État.

Conformément à l'observation humaine, Bifidobacterium breve a montré des effets prioritaires avec une résistance à la colonisation par des agents pathogènes dans le modèle de souris, soulignant l'importance de Bifidobactéries espèces en tant que colonisateurs intestinaux primaires influençant l'organisation et la fonction du microbiome au cours de la petite enfance. La succession des espèces colonisatrices primaires influence la formation du microbiote intestinal du nouveau-né, tout comme les variables prénatales et périnatales.

L’étude propose une stratégie logique de sélection des espèces pour les études interventionnelles sur les bébés et les thérapies de nouvelle génération.