Lorsque les premiers humains ont quitté l'Afrique, ils ont emporté avec eux leurs microbes intestinaux. Il s'avère que ces microbes ont également évolué avec eux.

Le microbiome intestinal humain est composé de centaines à des milliers d'espèces de bactéries et d'archées. Au sein d'une même espèce de microbe, différentes souches portent différents gènes qui peuvent affecter votre santé et les maladies auxquelles vous êtes sensible.

Il existe une variation prononcée dans la composition microbienne et la diversité du microbiome intestinal entre les personnes vivant dans différents pays du monde. Bien que les chercheurs commencent à comprendre quels facteurs affectent la composition du microbiome, tels que l'alimentation, on ne comprend toujours pas pourquoi différents groupes ont différentes souches de la même espèce de microbes dans leurs intestins.

Nous sommes des chercheurs qui étudions l'évolution microbienne et les microbiomes. Notre étude récemment publiée a révélé que non seulement les microbes se sont diversifiés avec leurs premiers hôtes humains modernes alors qu'ils voyageaient à travers le monde, mais ils ont suivi l'évolution humaine en se limitant à la vie dans l'intestin.

Les microbes partagent l'histoire de l'évolution avec les humains

Nous avons émis l'hypothèse qu'à mesure que les humains se répandaient à travers le monde et se diversifiaient génétiquement, les espèces microbiennes dans leurs intestins faisaient de même. En d'autres termes, les microbes intestinaux et leurs hôtes humains se sont « codiversifiés » et ont évolué ensemble. Tout comme les êtres humains se sont diversifiés pour que les Asiatiques soient différents des Européens, leurs microbiomes se sont également diversifiés.

Pour évaluer cela, nous devions associer les données du génome humain et du microbiome de personnes du monde entier. Cependant, les ensembles de données qui fournissaient à la fois les données sur le microbiome et les informations sur le génome des individus étaient limités lorsque nous avons commencé cette étude. La plupart des données accessibles au public provenaient d'Amérique du Nord et d'Europe occidentale, et nous avions besoin de données plus représentatives des populations du monde entier.

Notre équipe de recherche a donc utilisé les données existantes du Cameroun, de la Corée du Sud et du Royaume-Uni, et a également recruté des mères et leurs jeunes enfants au Gabon, au Vietnam et en Allemagne. Nous avons collecté des échantillons de salive des adultes pour déterminer leur génotype ou leurs caractéristiques génétiques, et des échantillons fécaux pour séquencer les génomes de leurs microbes intestinaux.

Pour notre analyse, nous avons utilisé les données de 839 adultes et 386 enfants. Pour évaluer les histoires évolutives des humains et des microbes intestinaux, nous avons créé des arbres phylogénétiques pour chaque personne ainsi que pour 59 souches des espèces microbiennes les plus communément partagées.

Lorsque nous avons comparé les arbres humains aux arbres microbiens, nous avons découvert un gradient de leur correspondance. Certains arbres bactériens ne correspondaient pas du tout aux arbres humains, tandis que d'autres correspondaient très bien, ce qui indique que ces espèces se sont co-diversifiées avec les humains. Certaines espèces microbiennes, en fait, suivent le cours de l'évolution depuis des centaines de milliers d'années.

Nous avons également constaté que les microbes qui ont évolué en tandem avec les humains ont un ensemble unique de gènes et de traits par rapport aux microbes qui ne se sont pas codifiés avec les humains. Les microbes qui se sont associés aux humains ont des génomes plus petits et une plus grande sensibilité à l'oxygène et à la température, la plupart du temps incapables de tolérer des conditions inférieures à la température du corps humain.

En revanche, les microbes intestinaux ayant des liens plus faibles avec l'évolution humaine ont des traits et des gènes caractéristiques des bactéries libres dans l'environnement externe. Cette découverte suggère que les microbes codiversifiés dépendent beaucoup des conditions environnementales du corps humain et doivent être transmis rapidement d'une personne à l'autre, soit de génération en génération, soit entre personnes vivant dans les mêmes communautés.

Confirmant ce mode de transmission, nous avons constaté que les mères et leurs enfants avaient les mêmes souches de microbes dans leurs intestins. Les microbes qui n'étaient pas codiversifiés, en revanche, étaient plus susceptibles de survivre bien à l'extérieur du corps et pouvaient être transmis plus largement par l'eau et le sol.

Microbes intestinaux et médecine personnalisée

Notre découverte que les microbes intestinaux ont évolué en même temps que leurs hôtes humains offre une autre façon de voir le microbiome intestinal humain. Les microbes intestinaux se sont transmis d'une personne à l'autre sur des centaines à des milliers de générations, de sorte que les humains ont changé, tout comme leurs microbes intestinaux. En conséquence, certains microbes intestinaux se comportent comme s'ils faisaient partie du génome humain :ce sont des ensembles de gènes qui sont transmis entre les générations et partagés par des individus apparentés.

La médecine personnalisée et les tests génétiques commencent à rendre les traitements plus spécifiques et plus efficaces pour l'individu. Savoir quels microbes ont eu des partenariats à long terme avec des personnes peut aider les chercheurs à développer des traitements basés sur le microbiome spécifiques à chaque population. Les cliniciens utilisent déjà des probiotiques d'origine locale dérivés des microbes intestinaux des membres de la communauté pour traiter la malnutrition.

Nos découvertes aident également les scientifiques à mieux comprendre comment les microbes passent écologiquement et évolutivement de la « vie libre » dans l'environnement à la dépendance aux conditions de l'intestin humain. Les microbes codiversifiés ont des traits et des gènes qui rappellent les symbiotes bactériens qui vivent à l'intérieur des insectes hôtes. Ces caractéristiques communes suggèrent que d'autres hôtes animaux peuvent également avoir des microbes intestinaux qui se sont codifiés avec eux au cours de l'évolution.

Accorder une attention particulière aux microbes qui partagent l'histoire de l'évolution humaine peut aider à améliorer la compréhension du rôle qu'ils jouent dans le bien-être humain. + Explorer plus loin

Microbes intestinaux et humains dans un voyage évolutif conjoint

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.