La diversité alpha du microbiote intestinal recèle de nombreux indices permettant de mieux comprendre la santé humaine. Ces indices sont désormais plus facilement accessibles, car les chercheursde l'Institute for Systems Biology(ISB) sont désormais en mesure deprédire la diversité du microbiote intestinal d'un individuen analysant les métabolites présents dans le sang.
En analysant les données multi-omiques anonymisées provenant de plusieurs centaines de participants ayant donné leur consentement dans le cadre d'un programme scientifique de bien-être destiné au grand public, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient prédire la diversité alpha du microbiome intestinal, indicatrice de la santé, à l'aide d'un modèle entraîné sur 40 métabolites sanguins circulants. De plus, ils peuvent classer les personnes présentant une faible diversité intestinale comme potentiellement sensibles à des maladies telles que l'infection à Clostridium difficile (C. diff) à l'aide d'un modèle basé sur 11 métabolites.
La métabolomique a constitué un outil essentiel utilisé par les chercheurs tout au long de leurs travaux. D’autres technologies sont fréquemment employées pour établir un lien entre les souches bactériennes présentes dans un échantillon de microbiome et une maladie ; toutefois, déterminer le lien de causalité peut s’avérer un défi de taille. La métabolomique offre un aperçu unique permettant de déterminer le mécanisme d’action en mettant en évidence les métabolites au cœur du processus fonctionnel, qui peuvent ensuite être testés directement afin d’établir ce lien de causalité. Contrairement à la génomique, qui fournit principalement des informations sur le potentiel d’un composé biochimique, la métabolomique nous aide à en comprendre le fonctionnement.
Voici trois découvertes que la métabolomique a permis aux chercheurs de l'ISB de mettre au jour :
1. Le microbiome intestinal se reflète dans la circulation sanguine
Le Dr Sean Gibbons, maître de conférences à l’ISB et co-auteur correspondant de l’article, a observé un lien étroit entre ce qui se passe au niveau métabolique dans l’intestin et dans le sang. Cela a permis aux scientifiques de mesurer la composition des microbes intestinaux en analysant le sang. « Cela tend de plus en plus à confirmer l’idée que le microbiome intestinal est un organe endocrinien », a-t-il déclaré. « Tout comme le foie produit des métabolites qui circulent dans notre organisme, le microbiome en fait de même. C’est une preuve supplémentaire de l’importance du microbiome pour comprendre la santé et le bien-être de notre corps. »
La métabolomique a joué un rôle essentiel dans cette découverte, car elle a mis en lumière une communication que nous aurions autrement manquée. Selon le Dr Gibbons, « vivant dans un monde microscopique, les cellules communiquent entre elles par le biais de petites molécules. Nous observons une communication entre le microbiome et l'organisme, et la métabolomique nous permet d'écouter le langage que le microbiome adresse à l'organisme. »
La métabolomique offre un aperçu précieux des métabolites d'origine microbienne présents dans le sang. Ces métabolites produits par les bactéries peuvent avoir une influence considérable sur la physiologie de l'hôte. Si l'on néglige ces détails dans le sang, on risque de passer à côté d'informations cruciales, telles que les liens avec l'axe intestin-cerveau.
2. Comprendre les niveaux « idéaux » de diversité
Les recherches de l'ISB suggèrent qu'il existe une « zone idéale » pour la diversité intestinale, dans laquelle une diversité réduite est corrélée à des symptômes de diarrhée et d'inflammation, tandis qu'une diversité élevée est associée à la constipation et à des métabolites de fermentation protéique potentiellement nocifs.
Historiquement, on partait du principe que plus la diversité était grande, mieux c'était ; mais le Dr Gibbons souligne que la diversité alpha est plus complexe qu'on ne le pensait initialement. Cette prise de conscience suggère qu'il existe un niveau optimal, une zone « idéale », de diversité du microbiome intestinal.
La métabolomique s'est également révélée être un outil essentiel dans ce contexte, car elle a permis aux chercheurs de constater que des produits de fermentation des protéines s'accumulaient dans le sang des personnes présentant une grande diversité alpha et souffrant de constipation. D'une manière générale, les fibres constituent la principale source d'énergie du microbiome. Si le microbiome fermente toutes les fibres disponibles, il commence à manquer de nourriture et bascule son métabolisme vers la fermentation des protéines. La fermentation des protéines par le microbiome intestinal peut être associée à des problèmes de santé tels que le cancer et les maladies cardiaques. Les chercheurs de l'ISB ont pu utiliser la métabolomique pour identifier que la fermentation des protéines avait lieu chez certains participants à l'étude présentant une diversité alpha élevée.
3. Modifications des normes relatives à l'IMC
Les chercheurs ont constaté que leur modèle ne s'appliquait pas à certaines catégories de la population ; ils ont donc procédé à une stratification en fonction de l'indice de masse corporelle (IMC). Ils ont découvert que ce modèle ne permettait pas de prédire correctement les résultats chez les personnes présentant un IMC de 35 ou plus — ce qui indique une obésité sévère —, ce qui suggère une interaction majeure entre l'obésité et le microbiome intestinal.
Le Dr Gibbons a déclaré qu’en recourant à la métabolomique, « nous avons pu observer la relation métabolique entre le microbiome intestinal et le sang, et nous avons constaté que cette relation était rompue chez les personnes souffrant d’obésité sévère. Dans ce groupe, on observait un ensemble différent de métabolites associés au microbiome, ce qui suggère qu’un autre type d’interaction s’établit entre les molécules produites par le microbiote et celles qui circulent dans le sang. »
Grâce à l'équipe de l'ISB et à la métabolomique, de nombreuses nouvelles perspectives de recherche se sont ouvertes, notamment la possibilité de mettre au point un test sanguin clinique simple permettant de mesurer la diversité alpha dans l'intestin.
La métabolomique est-elle au cœur de vos recherches ? Si ce n'est pas le cas, vous risquez de passer à côté d'informations cruciales. Pour en savoir plus, téléchargez l'infographie Les 5 risques que prennent les chercheurs en ne donnant pas la priorité à la métabolomique dans la recherche sur le microbiome ou contactez-nous.
