Les microbes s'adaptent à leur nouvel environnement et à leurs hôtes immigrés

Les microbes s'adaptent à leur nouvel environnement et à leurs hôtes immigrés

Un article récent publié par le groupe de Dan Knights à l'Université du Minnesota et publié dans le journal Cellule rapporte que la composition et la diversité microbiennes intestinales ont changé en quelques mois chez les immigrants venus de régions rurales asiatiques aux États-Unis. Les principales conclusions des auteurs sont les suivantes:

  • L'immigration aux États-Unis de régions rurales en Asie est associée à une perte d'espèces microbiennes intestinales, à la diversité et à une perte d'enzymes bactériennes associée à la dégradation des fibres végétales
  • Bacteroides souches remplacées par des souches de Prevotella digérant les fibres en fonction du temps passé aux États-Unis
  • La perte de diversité a augmenté avec l'obésité et s'est aggravée au fil des générations

"Les gens ont commencé à perdre leurs microbes natifs presque immédiatement après leur arrivée aux États-Unis", a déclaré Knights Washington Post. "La perte de diversité était assez prononcée: le fait de venir aux États-Unis, de vivre aux États-Unis, était associé à une perte d'environ 15 pour cent de la diversité du microbiome." Fait intéressant, les enfants d'immigrés subissaient une perte supplémentaire de 5 à 10. de la diversité.

Knights et ses collègues ont examiné l'abondance et la diversité relatives des microbes intestinaux et leur contenu en gènes dans des échantillons de selles provenant de plus de femmes immigrantes 500 originaires de zones rurales d'Asie, des peuples Hmong et Karen. Pour obtenir un instantané avant et après leur arrivée aux États-Unis, les chercheurs ont également prélevé des échantillons de microbiome sur des femmes Karen 19 avant leur départ et après leur arrivée. Les scientifiques ont comparé tous ces microbiomes avec ceux de 36, ressortissants américains nés aux États-Unis.

L’espèce dominante dans les intestins des immigrants a été modifiée à partir des souches d’un groupe de bactéries appelé Prevotella à un groupe appelé Bacteroides. Le genre Prevotella appartient aux taxa Bactéroïdes qui, avec les taxons Firmicutes constitue la majorité des microbes intestinaux dans le tractus gastro-intestinal humain.

Des différences similaires dans les taxons microbiens intestinaux entre les restes de populations de chasseurs cueilleurs en Afrique (Hadza) et en Amérique du Sud (Yanomami) et les populations vivant dans les pays industrialisés, en particulier en Amérique du Nord, en Europe et en Australie (Smits et al. Science 357, 2017; De Filippo, PNAS 2010). Les populations industrialisées ont des microbiotes qui sont dominés par Bactériidiques, tandis que les populations traditionnelles des paysans africains, asiatiques et sud-américains, qui pratiquent des styles de vie allant d'agriculteurs ruraux à des chasseurs-cueilleurs, possèdent des microbiotes qui se distinguent en partie par l'abondance de taxons Prevotella, tout comme dans l'étude de Knight (Smits et al. Science).

Village Afrique Burkina Faso
Par exemple, dans une étude sur les bactéries intestinales d’enfants au Burkina Faso, une région d’Afrique, Prevotella constituait 53% des bactéries intestinales, mais était absent chez les enfants européens du même âge. Des études indiquent également que la composition du microbiome intestinal est étroitement associée à un régime alimentaire à long terme - ceux qui consomment beaucoup de protéines et de graisses animales typiques du régime alimentaire occidental sont pour la plupart contaminés par la bactérie Bacteroides, dominer. Prevotella les espèces produisent des enzymes qui digèrent des aliments contenant des fibres qui sont plus répandus en Asie qu'aux États-Unis.

Alors que ces différences microbiennes intestinales entre les personnes vivant dans différentes parties du monde semblaient au départ ressembler à un trait régional stable, deux études récentes, dont celle de Knight, suggèrent fortement qu’elles sont influencées par des facteurs liés au régime alimentaire et à d’autres facteurs liés au mode de vie. Le microbiote intestinal programmé au cours des premières années de vie de 3 s'adapte-t-il aux différents régimes et exigences de la machinerie métabolique la plus efficace?

Pour répondre à cette question, Justin Sonnenburg et son groupe ont examiné les relations possibles entre les variations saisonnières des habitudes alimentaires et la composition et la capacité fonctionnelle du microbiote intestinal. Les Hadza vivant dans la vallée du Rift en Afrique de l'Est ont deux saisons distinctes: une saison humide de novembre à avril et une saison sèche de mai à octobre. Bien que les tubercules et les plantes riches en fibres soient consommés toute l'année, la recherche de baies et de miel est plus fréquente pendant la saison des pluies, tandis que la chasse a plus de succès pendant la saison sèche, ce qui entraîne une consommation de gibier maigre. La période de consommation de viande plus élevée était associée à une augmentation du nombre de Bacteroidetes dans l'intestin. La même classe de microbes a de nouveau décliné pendant la saison des pluies dans un état présentant une similitude significative avec ceux du microbiote industrialisé. Les taxons poussés à des niveaux indétectables dans le microbiote de Hadza pendant la saison des pluies correspondent à des taxons rares ou absents, quelle que soit la saison, dans les populations industrialisées. Cependant, contrairement aux changements observés dans les populations industrialisées en termes de diversité et de richesse microbiennes intestinales, ainsi que l’expression de schémas distincts d’enzymes digestives, le microbiome de Hadza a toujours retrouvé toute sa diversité pendant la saison sèche.

Il aurait été fascinant de savoir si les réductions microbiennes de la diversité microbienne intestinale et des espèces dégradant les fibres observées chez les immigrants des Chevaliers auraient été réversibles lors du retour sur leurs terres et leurs habitudes alimentaires d'origine, comme cela se produit dans les Hadzas au cours des différentes saisons. , ou si ces changements étaient permanents comme dans les pays industrialisés.

Les changements rapides dans la composition et la fonction microbiennes intestinales ont-ils eu des conséquences sur la santé des immigrants? Il est généralement admis que, à mesure que la diversité microbienne diminue, le risque de maladies telles que l'obésité, le diabète et le syndrome métabolique augmente, même si le lien de causalité entre les changements microbiens et les maladies humaines reste à établir. En effet, le groupe des Chevaliers a observé que les taux d'obésité chez un grand nombre d'immigrants de l'étude étaient jusqu'à six fois plus élevés. Ceux qui sont devenus obèses ont également perdu un pourcentage supplémentaire de 10 de leur diversité.

Comme les changements observés dans le régime alimentaire des immigrants étaient plus lents que les changements rapides observés dans le microbiome intestinal des immigrants, des facteurs autres que les aliments nord-américains devaient avoir joué un rôle, notamment le stress associé à la réinstallation et à l'adaptation à un nouvel environnement, la pureté de l'eau, l'exposition aux médicaments, en particulier aux antibiotiques et à d'autres facteurs liés au mode de vie.

Commentaires:

  • Plusieurs études démontrent des variations de la diversité microbienne intestinale et de l'abondance relative des taxons microbiens. Ces variations peuvent se produire de manière cyclique et saisonnière dans certaines populations, ou lorsqu'une population passant d'un pays et d'habitudes alimentaires traditionnelles à une alimentation riche en graisses, en sucre et en fibres.
  • Dans les pays industrialisés, une augmentation de la diversité et de l'abondance microbiennes ne se produit que dans une certaine bande passante, mais n'atteint généralement pas les niveaux observés dans les sociétés traditionnelles.
  • Bien que les différences d'apports alimentaires semblent jouer un rôle important dans les variations de ce microbiome, des facteurs autres que le régime alimentaire pourraient en être responsables, notamment le stress, l'activité physique, l'hygiène et la pureté de l'eau de boisson.
  • Cependant, à ce jour, aucun lien de causalité entre les changements microbiens dans l'intestin et l'obésité ou d'autres maladies n'a été identifié.