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Bientôt la nutrigénomique humaine ?
La flore intestinale permet de différencier les individus. De même qu’il existe des groupes sanguins, trois "entérotypes", ou
signatures bactériennes intestinales, ont été identifiés par les
chercheurs du consortium européen MetaHIT. Ces signatures s’avèrent indépendantes de l’origine
géographique d’un individu, de son âge ou de son état de santé. Elles
sont principalement déterminées par l'abondance de certains types de
bactéries mais aussi par leur potentiel génétique (c’est-à-dire par les
fonctions que leurs gènes codent). Ces recherches, ouvrent de
nombreuses perspectives d'applications dans le domaine de la nutrition
et de la santé humaine. L’ensemble de ces résultats est publié dans
l’édition en ligne avancée de la revue Nature datée du 20 avril 2011.
signatures bactériennes intestinales, ont été identifiés par les
chercheurs du consortium européen MetaHIT. Ces signatures s’avèrent indépendantes de l’origine
géographique d’un individu, de son âge ou de son état de santé. Elles
sont principalement déterminées par l'abondance de certains types de
bactéries mais aussi par leur potentiel génétique (c’est-à-dire par les
fonctions que leurs gènes codent). Ces recherches, ouvrent de
nombreuses perspectives d'applications dans le domaine de la nutrition
et de la santé humaine. L’ensemble de ces résultats est publié dans
l’édition en ligne avancée de la revue Nature datée du 20 avril 2011.
Les chercheurs du projet européen MetaHIT, coordonné par le centre de recherche de l’INRA de Jouy-en-Josas ont publié en mars 20101 le premier séquençage de l’ensemble des gènes des bactéries hébergées par le tube digestif humain, ou métagénome. Ils avaient démontré que seul un millier d’espèces bactériennes sont habituellement présentes en grande quantité dans l’intestin de l’homme, chaque individu en abritant au moins 170, et que la plupart des espèces sont semblables d’un individu à l’autre.
Dans une nouvelle étude, le consortium de chercheurs montre que les individus se répartissent en trois groupes distincts, en fonction des microbes contenus dans leurs intestins, ceci de manière indépendante de l’origine géographique, de l’état de santé (surpoids ou maladies inflammatoires du tube digestif), du sexe, ou de l’âge de ces individus. Cette classification, comme celle des groupes sanguins, est spécifique des individus, ce qui a amené les chercheurs à utiliser la notion d’ « entérotypes ».
Pour démontrer cette caractéristique inattendue et fondamentale sur le plan de la biologie humaine, les chercheurs ont analysé le métagénome des bactéries issues d’échantillons intestinaux de 39 individus répartis sur 3 continents : français, danois, italiens, espagnols, américains et japonais. Ils ont ensuite étendu l’analyse à 85 échantillons prélevés chez des populations danoises, puis à 154 issus de populations américaines, pour déterminer si cette classification était valable au-delà de ces 39 séquences initiales. Les résultats indiquent que tous ces individus peuvent être classés en 3 groupes distincts, selon la nature des bactéries contenues dans le tube digestif mais aussi des fonctions qu’elles codent.
Les scientifiques ont également montré, en utilisant certains gènes bactériens en tant que biomarqueurs (2), qu'il existe des corrélations entre ces marqueurs fonctionnels et des caractéristiques telles que l'âge, le sexe, l'origine géographique ou la masse corporelle des individus. Ceci apporte la preuve du concept selon lequel l’analyse de la flore intestinale pourrait aider au diagnostic de maladies telles que l’obésité ou la maladie de Crohn.
Cette étude ouvre la voie à la recherche des différences dans la composition bactérienne des flores intestinales entre les individus sains et malades. La connaissance de cette classification des individus va désormais permettre de constituer des groupes homogènes, en vue des analyses comparatives, notamment sur les facteurs qui favorisent la survenue d’une obésité, d’un diabète, etc.
Dans le domaine de la médecine individualisée, cette classification aidera à développer des outils de diagnostic permettant de déceler les cas où le traitement prévu ne serait pas efficace, et d'adapter ce dernier en conséquence. Enfin, elle permettra d’améliorer les études nutritionnelles qui visent à déterminer l’effet de tel ou tel aliment sur la santé humaine.
Zoom sur les bactéries intestinales
(2) Biomarqueur : molécule qui peut témoigner d’un processus biologique normal ou anormal, ou de la présence d’un trouble ou d’une maladie.
Nos bactéries intestinales dévoilent leurs secrets génétiques
INRA - CEA - MetaHIT
Un consortium international de chercheurs coordonné par l’INRA de Jouy-en-Josas et auquel participe la Direction des sciences du vivant du CEA (Génoscope, Institut de génomique, Evry) publie un premier séquençage de l’ensemble des gènes des bactéries hébergées par le tube digestif humain, ou métagénome. Celui-ci comporte 150 fois plus de gènes que le génome humain. Les chercheurs montrent que seul un millier d’espèces bactériennes sont habituellement présentes en grande quantité dans l’intestin de l’homme, chaque individu en abritant au moins 170. De plus, contrairement à ce qui était établi, cette étude approfondie, démontre que la plupart des espèces sont semblables d’un individu à l’autre. Ce métagénome est le premier résultat obtenu par les chercheurs dans le cadre du projet européen de caractérisation génétique de la flore intestinale humaine (MetaHIT). La connaissance de ce métagénome ouvre de nombreuses perspectives d'applications dans le domaine de la nutrition et de la santé humaine. L’ensemble de ces résultats est publié dans la revue "NATURE" datée du 4 mars 2010.
L’homme vit en association permanente avec les bactéries présentes sur toutes les surfaces et dans toutes les cavités de son corps, la majorité étant hébergées par son tube digestif. Les cellules bactériennes qui nous accompagnent sont au moins 10 fois plus nombreuses que nos propres cellules. Ces communautés, dynamiques et complexes, influencent profondément notre physiologie, notre nutrition, ainsi que notre immunité et son développement. Par exemple, les bactéries ont des fonctions indispensables à notre santé : elles synthétisent des vitamines, contribuent à la dégradation de certains composés que nous serions incapables d'assimiler sans leur aide. Elles jouent un grand rôle dans les fonctions immunitaires en nous protégeant contre les bactéries pathogènes et en « dialoguant » avec nos cellules épithéliales. Des recherches ont montré des différences significatives dans la composition du métagénome chez les personnes obèses ou atteintes de maladies inflammatoires intestinales et les sujets sains, d’où l’hypothèse que des déséquilibres de la flore digestive peuvent contribuer au développement de maladies.
Cependant, contrairement au génome humain, le contenu génomique de ces communautés bactériennes était jusqu’à ce jour largement inconnu. Et pour cause : vivant sans oxygène, à l'abri de nos intestins, dans un environnement difficile à caractériser et à reproduire, la plupart des bactéries ne peuvent pas être cultivées en laboratoire.
Grâce au projet européen MetaHIT*, qui permet de mettre en commun les ressources et l’expertise requises par l’ampleur des connaissances à analyser, les chercheurs ont caractérisé les gènes de bactéries provenant de selles de 124 individus d’origine européenne, et représentatifs des populations nordiques et méditerranéennes. Dans ce but, une méthode de séquençage d’ADN de nouvelle génération, à très haut débit, à été mise en œuvre, permettant d’analyser la totalité de l’ADN extrait des selles et d'accéder ainsi aux espèces bactériennes qui ne peuvent pas être cultivées. Deux cent fois plus de données de séquences d’ADN que dans toute autre étude du métagénome intestinal humain ont été produites et analysées.
85% des gènes bactériens portés par la population humaine étudiée ont ainsi été séquencés ; ils représentent environ 3,3 millions de gènes bactériens. Ce métagénome est donc 150 fois plus important que le génome humain. Il est relativement complet, incluant la très grande majorité des gènes détectés précédemment par des études de moindre ampleur chez 13 individus d’origine japonaise et 18 d’origine américaine. Sur la totalité des gènes séquencés, 536 000 sont retrouvés chez chaque individu. Environ 40 % de ces gènes sont présents chez au moins un individu sur deux.
L’analyse plus fine du métagénome a permis de déduire que les gènes séquencés proviennent d'un millier d'espèces bactériennes intestinales. Ces bactéries sont habituellement présentes chez l’homme à des taux importants, même si la plupart ne sont pas encore caractérisées. Au moins 170 de ces espèces sont abritées par chaque individu et au moins 75 sont présentes chez plus d’un individu sur deux.
L’ensemble de ces résultats démontrent que les hommes sont relativement semblables du point de vue de la composition de leur flore bactérienne intestinale. Les précédentes études réalisées sur le sujet n’avaient pas pu mettre en évidence cette caractéristique car elles disposaient de moyens techniques qui ne permettaient de caractériser que les espèces les plus abondantes.
De plus, cette analyse a permis de révéler la quasi-totalité des quelques 19 000 fonctions différentes codées par le métagénome intestinal humain. Seulement 6000 d’entre elles sont présentes chez chaque individu, et constituent le métagénome intestinal humain minimal requis pour le fonctionnement de l’écosystème intestinal. Elles englobent les fonctions nécessaires à la synthèse de vitamines et des acides aminés indispensables à l’homme ou à la dégradation des sucres complexes importants pour notre alimentation. Environ 1200 fonctions sont très fréquentes et constituent le génome minimal, permettant aux bactéries intestinales de prospérer dans l’intestin.
La partie principale du métagénome intestinal humain a donc été décryptée. Au delà de cette description, l’étude ouvre la voie à la recherche des différences dans la composition bactérienne des flores intestinales entre les individus sains et malades. La mise en évidence de ces différences contribuera au développement des outils de diagnostic précoce. A plus long terme, ces recherches devraient permettre la mise en œuvre de moyens de prévention et un meilleur traitement des maladies dans lesquelles les microorganismes intestinaux jouent un rôle.
*Le projet européen MetaHIT
L'objectif du projet européen MetaHIT (METAgenomics of the Human Intestinal Tract ; http://www.metahit.eu/) lancé en avril 2008 et coordonné par l’INRA de Jouy-en-Josas est de caractériser les gènes et les fonctions bactériennes de la flore intestinale et d'étudier les effets de ces gènes en termes d'alimentation et de santé. Pour cela, il regroupe les efforts de neuf organismes de recherche européens parmi les plus compétents, quatre industriels de l'agroalimentaire et de la pharmacie et un institut chinois. Il est financé sur une durée de 4 ans par la Commission Européenne dans le 7ème programme cadre.
Dans une nouvelle étude, le consortium de chercheurs montre que les individus se répartissent en trois groupes distincts, en fonction des microbes contenus dans leurs intestins, ceci de manière indépendante de l’origine géographique, de l’état de santé (surpoids ou maladies inflammatoires du tube digestif), du sexe, ou de l’âge de ces individus. Cette classification, comme celle des groupes sanguins, est spécifique des individus, ce qui a amené les chercheurs à utiliser la notion d’ « entérotypes ».
Pour démontrer cette caractéristique inattendue et fondamentale sur le plan de la biologie humaine, les chercheurs ont analysé le métagénome des bactéries issues d’échantillons intestinaux de 39 individus répartis sur 3 continents : français, danois, italiens, espagnols, américains et japonais. Ils ont ensuite étendu l’analyse à 85 échantillons prélevés chez des populations danoises, puis à 154 issus de populations américaines, pour déterminer si cette classification était valable au-delà de ces 39 séquences initiales. Les résultats indiquent que tous ces individus peuvent être classés en 3 groupes distincts, selon la nature des bactéries contenues dans le tube digestif mais aussi des fonctions qu’elles codent.
Les scientifiques ont également montré, en utilisant certains gènes bactériens en tant que biomarqueurs (2), qu'il existe des corrélations entre ces marqueurs fonctionnels et des caractéristiques telles que l'âge, le sexe, l'origine géographique ou la masse corporelle des individus. Ceci apporte la preuve du concept selon lequel l’analyse de la flore intestinale pourrait aider au diagnostic de maladies telles que l’obésité ou la maladie de Crohn.
Cette étude ouvre la voie à la recherche des différences dans la composition bactérienne des flores intestinales entre les individus sains et malades. La connaissance de cette classification des individus va désormais permettre de constituer des groupes homogènes, en vue des analyses comparatives, notamment sur les facteurs qui favorisent la survenue d’une obésité, d’un diabète, etc.
Dans le domaine de la médecine individualisée, cette classification aidera à développer des outils de diagnostic permettant de déceler les cas où le traitement prévu ne serait pas efficace, et d'adapter ce dernier en conséquence. Enfin, elle permettra d’améliorer les études nutritionnelles qui visent à déterminer l’effet de tel ou tel aliment sur la santé humaine.
Zoom sur les bactéries intestinales
L’homme vit en association permanente avec les bactéries présentes sur toutes les surfaces et dans toutes les cavités de son corps, la majorité étant hébergées par son tube digestif. Les cellules bactériennes qui nous accompagnent sont au moins 10 fois plus nombreuses que nos propres cellules. Ces communautés, dynamiques et complexes, influencent profondément notre physiologie, notre nutrition, ainsi que notre immunité et son développement. Par exemple, les bactéries ont des fonctions indispensables à notre santé : elles synthétisent des vitamines, contribuent à la dégradation de certains composés que nous serions incapables d'assimiler sans leur aide. Elles jouent un grand rôle dans les fonctions immunitaires en nous protégeant contre les bactéries pathogènes. Des recherches ont montré des différences significatives dans la composition du métagénome chez les personnes obèses ou atteintes de maladies inflammatoires intestinales et les sujets sains, d’où l’hypothèse que des déséquilibres de la flore digestive peuvent contribuer au développement de maladies.
(2) Biomarqueur : molécule qui peut témoigner d’un processus biologique normal ou anormal, ou de la présence d’un trouble ou d’une maladie.
Nos bactéries intestinales dévoilent leurs secrets génétiques
INRA - CEA - MetaHIT
Un consortium international de chercheurs coordonné par l’INRA de Jouy-en-Josas et auquel participe la Direction des sciences du vivant du CEA (Génoscope, Institut de génomique, Evry) publie un premier séquençage de l’ensemble des gènes des bactéries hébergées par le tube digestif humain, ou métagénome. Celui-ci comporte 150 fois plus de gènes que le génome humain. Les chercheurs montrent que seul un millier d’espèces bactériennes sont habituellement présentes en grande quantité dans l’intestin de l’homme, chaque individu en abritant au moins 170. De plus, contrairement à ce qui était établi, cette étude approfondie, démontre que la plupart des espèces sont semblables d’un individu à l’autre. Ce métagénome est le premier résultat obtenu par les chercheurs dans le cadre du projet européen de caractérisation génétique de la flore intestinale humaine (MetaHIT). La connaissance de ce métagénome ouvre de nombreuses perspectives d'applications dans le domaine de la nutrition et de la santé humaine. L’ensemble de ces résultats est publié dans la revue "NATURE" datée du 4 mars 2010.
L’homme vit en association permanente avec les bactéries présentes sur toutes les surfaces et dans toutes les cavités de son corps, la majorité étant hébergées par son tube digestif. Les cellules bactériennes qui nous accompagnent sont au moins 10 fois plus nombreuses que nos propres cellules. Ces communautés, dynamiques et complexes, influencent profondément notre physiologie, notre nutrition, ainsi que notre immunité et son développement. Par exemple, les bactéries ont des fonctions indispensables à notre santé : elles synthétisent des vitamines, contribuent à la dégradation de certains composés que nous serions incapables d'assimiler sans leur aide. Elles jouent un grand rôle dans les fonctions immunitaires en nous protégeant contre les bactéries pathogènes et en « dialoguant » avec nos cellules épithéliales. Des recherches ont montré des différences significatives dans la composition du métagénome chez les personnes obèses ou atteintes de maladies inflammatoires intestinales et les sujets sains, d’où l’hypothèse que des déséquilibres de la flore digestive peuvent contribuer au développement de maladies.
Cependant, contrairement au génome humain, le contenu génomique de ces communautés bactériennes était jusqu’à ce jour largement inconnu. Et pour cause : vivant sans oxygène, à l'abri de nos intestins, dans un environnement difficile à caractériser et à reproduire, la plupart des bactéries ne peuvent pas être cultivées en laboratoire.
Grâce au projet européen MetaHIT*, qui permet de mettre en commun les ressources et l’expertise requises par l’ampleur des connaissances à analyser, les chercheurs ont caractérisé les gènes de bactéries provenant de selles de 124 individus d’origine européenne, et représentatifs des populations nordiques et méditerranéennes. Dans ce but, une méthode de séquençage d’ADN de nouvelle génération, à très haut débit, à été mise en œuvre, permettant d’analyser la totalité de l’ADN extrait des selles et d'accéder ainsi aux espèces bactériennes qui ne peuvent pas être cultivées. Deux cent fois plus de données de séquences d’ADN que dans toute autre étude du métagénome intestinal humain ont été produites et analysées.
85% des gènes bactériens portés par la population humaine étudiée ont ainsi été séquencés ; ils représentent environ 3,3 millions de gènes bactériens. Ce métagénome est donc 150 fois plus important que le génome humain. Il est relativement complet, incluant la très grande majorité des gènes détectés précédemment par des études de moindre ampleur chez 13 individus d’origine japonaise et 18 d’origine américaine. Sur la totalité des gènes séquencés, 536 000 sont retrouvés chez chaque individu. Environ 40 % de ces gènes sont présents chez au moins un individu sur deux.
L’analyse plus fine du métagénome a permis de déduire que les gènes séquencés proviennent d'un millier d'espèces bactériennes intestinales. Ces bactéries sont habituellement présentes chez l’homme à des taux importants, même si la plupart ne sont pas encore caractérisées. Au moins 170 de ces espèces sont abritées par chaque individu et au moins 75 sont présentes chez plus d’un individu sur deux.
L’ensemble de ces résultats démontrent que les hommes sont relativement semblables du point de vue de la composition de leur flore bactérienne intestinale. Les précédentes études réalisées sur le sujet n’avaient pas pu mettre en évidence cette caractéristique car elles disposaient de moyens techniques qui ne permettaient de caractériser que les espèces les plus abondantes.
De plus, cette analyse a permis de révéler la quasi-totalité des quelques 19 000 fonctions différentes codées par le métagénome intestinal humain. Seulement 6000 d’entre elles sont présentes chez chaque individu, et constituent le métagénome intestinal humain minimal requis pour le fonctionnement de l’écosystème intestinal. Elles englobent les fonctions nécessaires à la synthèse de vitamines et des acides aminés indispensables à l’homme ou à la dégradation des sucres complexes importants pour notre alimentation. Environ 1200 fonctions sont très fréquentes et constituent le génome minimal, permettant aux bactéries intestinales de prospérer dans l’intestin.
La partie principale du métagénome intestinal humain a donc été décryptée. Au delà de cette description, l’étude ouvre la voie à la recherche des différences dans la composition bactérienne des flores intestinales entre les individus sains et malades. La mise en évidence de ces différences contribuera au développement des outils de diagnostic précoce. A plus long terme, ces recherches devraient permettre la mise en œuvre de moyens de prévention et un meilleur traitement des maladies dans lesquelles les microorganismes intestinaux jouent un rôle.
*Le projet européen MetaHIT
L'objectif du projet européen MetaHIT (METAgenomics of the Human Intestinal Tract ; http://www.metahit.eu/) lancé en avril 2008 et coordonné par l’INRA de Jouy-en-Josas est de caractériser les gènes et les fonctions bactériennes de la flore intestinale et d'étudier les effets de ces gènes en termes d'alimentation et de santé. Pour cela, il regroupe les efforts de neuf organismes de recherche européens parmi les plus compétents, quatre industriels de l'agroalimentaire et de la pharmacie et un institut chinois. Il est financé sur une durée de 4 ans par la Commission Européenne dans le 7ème programme cadre.
