Les greffes de microbiote fécal (FMT) ont été présentées comme un traitement potentiel pour une variété de conditions, des maladies inflammatoires de l'intestin, de l'obésité et du diabète de type 2 à l'autisme. Cependant, de nouvelles recherches de l'Université de Chicago mettent en garde contre une utilisation généralisée de la FMT en raison du potentiel de conséquences de longue durée de santé durables pour les bénéficiaires.
Le FMT consiste à transférer des microbes dans les selles d'une personne en bonne santé à une personne malade, dans l'espoir de restaurer un équilibre sain dans le microbiome intestinal. Étant donné que les selles contiennent principalement des microbes anaérobies du côlon (c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas tolérer l'oxygène), la FMT peut provoquer des décalages dans l'écosystème intestinal lorsque ces bactéries colonisent l'intestin grêle et d'autres parties du système digestif.
Dans des expériences avec des souris et des études avec des échantillons de tissus humains, les chercheurs menant la nouvelle étude ont vu que les microbes anaérobies du côlon ont non seulement colonisé l'intestin grêle après une seule greffe mais y ont également persisté pendant des mois. Ces microbes ont également changé leur nouvel environnement intestinal à leur avantage, les « terraformantes » d'une manière qui a provoqué des changements dans le métabolisme, le comportement et l'équilibre énergétiques du receveur.
« Je pense que c'est un peu un réveil sur le terrain que nous ne devrions peut-être pas que Willy ne mette pas de gros microbes intestinaux dans différentes parties de l'intestin qui ne devraient pas être là », a déclaré Orlando (Landon) DeLeon, PhD, chercheur postdoctoral à Uchicago et auteur principal de la nouvelle étude, qui a été publié dans le Postdoctoral à Uchicago et auteur principal de la nouvelle étude, qui a été publié dans Cellule. « Si nous concevons de bonnes thérapies, nous devons être conscients de l'importance de faire correspondre le microbiote régional dans leur environnement approprié, afin que nous offrivions de meilleurs avantages globaux pour la santé. »
Un écosystème vaste et varié
La FMT est approuvée par la Food and Drug Administration uniquement pour le traitement des infections répétées avec Clostridium difficile (C. diff)une bactérie opportuniste qui provoque souvent de graves symptômes gastro-intestinaux et une inflammation chez les patients hospitaliers qui ont fait des antibiotiques. Voir le succès dans le traitement C. Diff Patients, de nombreux médecins ont été impatients d'utiliser le FMT pour traiter d'autres conditions digestives. Les chercheurs comprennent que la santé du microbiome intestinal peut avoir un impact sur tous les organes et systèmes vitaux du corps, donc l'idée est que le remplacement d'un microbiome intestinal « malade » par un « sain » pourrait résoudre le problème en un seul coup.
L'intestin n'est cependant pas un environnement cohérent avec le même microbiote partout; Au lieu de cela, il a plusieurs régions distinctes qui sont des écosystèmes microbiens très différents, chacun adapté à des microbes spécifiques qui peuvent fournir des fonctions vitales à la santé de leur hôte.
Il y a des microbes le long de tout le tractus intestinal, et nous étudions simplement le dernier tiers de celui-ci (le côlon). Alors, comment pouvez-vous vous attendre à un FMT, avec des microbes d'un tiers du tractus intestinal à la fin, pour réparer le reste de l'intestin? «
Orlando (Landon) DeLeon, PhD, chercheur postdoctoral à Uchicago et auteur principal de la nouvelle étude
Pour tester les effets de la FMT sur différentes parties de l'intestin, DeLeon, Eugene B. Chang, MD, le professeur de médecine de Martin Boyer à Uchicago et l'auteur principal de l'étude, et leur équipe a réalisé une série d'expériences avec des souris. Un groupe de souris a reçu une greffe de microbes tirés du jéjunum, la première partie de l'intestin grêle. Un deuxième groupe a reçu un FMT standard et un troisième groupe a reçu une greffe du caecum, une section reliant l'intestin grêle et grand, qui a un mélange de microbes des deux.
Les destinataires de la FMT sont généralement traités avec des antibiotiques pour éliminer les microbes vivant dans l'intestin, laissant une ardoise propre pour les microbes nouvellement transplantés pour occuper une résidence – parfois, cependant, aux mauvais endroits. Les tests ont montré que les microbes de chacune de ces transplantations ont réussi à coloniser l'intégralité du tractus intestinal chez les souris, pas seulement à leurs niches indigènes. Cela a créé des décalages régionaux intestinaux persistants jusqu'à trois mois après une seule greffe.
Les microbiomes modifiés ont également changé la production de métabolites dans chaque région intestinale, qui peut avoir des effets sur la santé sur l'hôte. Les chercheurs ont vu des changements dans le métabolisme du foie, y compris l'activité dans les gènes associés à la fonction immunitaire. Ils ont également observé des différences dans les comportements alimentaires, l'activité et la dépense énergétique chez la souris après les transplantations.
La constatation la plus frappante était que le fait d'avoir les mauvais microbes au mauvais endroit a remodelé l'identité des tissus pour le rendre plus adapté à eux. DeLeon a vu que les décalages ont changé l'expression des gènes et des protéines dans la muqueuse intestinale d'une manière qui ressemblait plus étroitement aux niveaux d'expression des régions intestinales originales ou natives des microbes.
« C'est comme s'ils étaient en train d'ingénierie ou de terrasformer leur environnement pour les aider à s'intégrer », a déclaré DeLeon.
Une approche «omni-microbienne»
Chang a déclaré que cette recherche met en évidence la nécessité de plus de prudence avec la FMT avant de comprendre pleinement les effets à long terme de l'introduction d'un ensemble de microbes dans un nouvel environnement.
« Nous n'avons absolument aucune idée de ce qu'il y a dans FMT, sauf que c'est une combinaison de microbes », a déclaré Chang. « Mais même un seul FMT entraînera un changement dans les relations hôte-microbe dans ces régions très différentes de l'intestin qui peuvent être très difficiles à inverser. »
DeLeon et Chang défendent les «transplantations omni-microbiennes» ou OMT, à la place. Cette approche transférerait des microbes tirés de toutes les différentes régions de l'intestin, pas seulement celles en grande partie du côlon. Qu'ils soient donnés via une endoscopie ou sous forme de pilule, les microbes se déposent naturellement aux bons endroits, en particulier lorsqu'ils sont en concurrence côte à côte avec d'autres qui habitent normalement une certaine région.
« S'il y a un espace ouvert, quelque chose va le remplir », a déclaré DeLeon. « Mais les microbes qui étaient censés être là sont mieux adaptés, donc ils vont plus naturellement le remplir même en présence d'autres microbes. »
DeLeon prévoit de continuer à étudier comment différents microbes exercent leur influence dans différentes parties de l'intestin, en utilisant différentes approches comme le séquençage unique et la métabolomique pour suivre leur activité. Il explore également comment les régions intestinales terraformées par des décalages de microbiote peuvent être restaurées à leur état d'origine, ce qui pourrait aider à restaurer la fonction intestinale normale. Une telle compréhension plus profonde pourrait conduire à des améliorations dans l'application de transplantations microbiennes, ce qui les aide finalement à tenir leur promesse significative.
L'étude, «les décalages régionaux du microbiote des transplantations de microbiote fécal favorisent des conséquences persistantes et hors cible pour l'hôte», a été soutenue par les National Institutes of Health / National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases and the Uchicago GI Research Foundation.
Les auteurs supplémentaires incluent Mora Mocanu, Candace M. Cham, Alan Tan, Ashley M. Sidebottom, Jason Koval, Hugo D. Ceccato, John J. Colgan, Marissa M. St. George, Joash M. Lake, Michael Cooper, Jingwen Xu et David T. Rubin d'Uchicago; Julia Moore et Kristina Martinez-Guryn de l'Université Midwest; et Zhilu Xu, Siew C. Ng, Francis KL Chan, Hein M. Tun et Qi Su de l'Université chinoise de Hong Kong.
