Le microbiome intestinal humain est composé de milliers de bactéries et d'archées différentes qui varient considérablement d'une population à l'autre et d'un individu à l'autre. Des scientifiques de l'Institut Max Planck de biologie de Tübingen viennent de découvrir des microbes intestinaux qui partagent une histoire évolutive parallèle avec leurs hôtes humains :les micro-organismes ont co-évolué dans l'environnement intestinal humain pendant des centaines de milliers d'années. De plus, certains microbes présentent des caractéristiques génomiques et fonctionnelles les rendant dépendants de leur hôte. Maintenant publié dans Science , les chercheurs présentent les résultats de leur étude menée auprès de 1 225 individus d'Afrique, d'Asie et d'Europe.

De nombreuses espèces de microbes dans l'intestin humain peuvent être trouvées dans des populations du monde entier. Cependant, au sein d'une espèce microbienne, les souches microbiennes varient remarquablement entre les individus et les populations. Malgré leur importance pour la santé humaine, on savait peu de choses jusqu'à présent sur les origines de ces souches. De plus, la plupart de ces souches vivent presque exclusivement dans l'intestin humain. Cela soulève la question de l'origine des micro-organismes présents dans l'intestin humain.

Lier les histoires des microbes et des humains

L'équipe de recherche a supposé que des espèces et des souches spécifiques ont été avec les gens alors que l'humanité se diversifiait et se répandait dans le monde entier. Pour tester si les microbes ont évolué et se sont diversifiés simultanément avec leurs hôtes humains, des chercheurs de l'Institut Max Planck de biologie, de l'Institut de médecine tropicale et du Pôle d'excellence CMFI de l'Université de Tübingen ont systématiquement comparé pour la première fois les histoires évolutives des humains. et des microbes intestinaux.

Les chercheurs ont créé des arbres phylogénétiques pour 1 225 participants humains à l'étude ainsi que pour 59 espèces microbiennes trouvées dans leurs intestins, et ont utilisé des tests statistiques pour déterminer dans quelle mesure ces arbres correspondent. Plus de 60% des espèces étudiées correspondaient à l'histoire évolutive de leur hôte humain, ce qui signifie que ces microbes se sont co-diversifiés sur environ 100 000 ans dans l'intestin humain lorsque les gens se sont dispersés hors d'Afrique à travers les continents. "Nous ne savions pas qu'aucun de nos microbes intestinaux suivait de si près notre histoire évolutive", explique Ruth Ley, chef du département des sciences du microbiome à l'Institut Max Planck de biologie de Tübingen, où l'étude a été menée, et porte-parole adjointe. du CMCI.

Les microbes intestinaux sont devenus dépendants de leurs hôtes

"Il est également remarquable que les souches qui ont suivi de plus près notre histoire soient désormais celles qui dépendent le plus de l'environnement intestinal", ajoute Ley. En effet, certaines des souches microbiennes qui ont évolué avec les humains dépendent fortement de l'environnement intestinal humain :elles possèdent des génomes plus petits et sont plus sensibles aux niveaux d'oxygène et à la température, ce qui rend difficile la survie en dehors du corps humain. En revanche, les micro-organismes qui ont montré une association plus faible avec l'histoire humaine ont montré plus de caractéristiques similaires aux bactéries vivantes libres.

"Certains des microbes intestinaux se comportent comme s'ils faisaient partie du génome humain", explique Taichi Suzuki, qui partage la paternité principale de l'étude avec son collègue Liam Fitzstevens. "Vous pouvez imaginer que ces microbes sont sur un gradient allant de la" vie libre "à la dépendance à l'environnement du corps humain. Nous avons vu que certaines bactéries intestinales humaines sont plus avancées sur le gradient vers une dépendance irréversible à l'hôte qu'on ne le pensait auparavant."

Ley déclare :"Cela change fondamentalement la façon dont nous percevons le microbiote intestinal humain."

Approche spécifique à la population des thérapies basées sur le microbiome

Pour obtenir des données d'un sous-ensemble diversifié de la population mondiale, l'équipe de recherche a analysé les microbes intestinaux et les génomes de 1 225 individus en Europe, en Asie et en Afrique. Les échantillons de selles et de salive ont été collectés avec l'aide de chercheurs de l'Institut de médecine tropicale de l'Université de Tübingen et de leurs partenaires au Vietnam et au Gabon. De plus, des chercheurs du monde entier ont soutenu l'étude en fournissant des ensembles de données similaires provenant de participants recrutés au Cameroun, en Corée du Sud et au Royaume-Uni.

Les résultats de l'étude aident à mieux comprendre les microbes spécifiques à la population qui ont longtemps été associés à la population humaine locale. Grâce à ces connaissances, les thérapies de maladies basées sur le microbiome peuvent être adaptées et raffinées à un traitement spécifique à la population. + Explorer plus loin

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