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"Pendant longtemps, nous savons que les antibiotiques ont un impact sur le microbiome, », explique l'auteur de l'étude Peter Belenky. « Nous savons également que l'alimentation a un impact sur le microbiome. C'est le premier article qui rassemble ces deux faits.
Belenky dit que l'objectif du travail de son laboratoire est d'identifier de nouvelles façons de protéger le microbiome, ce qui peut atténuer certains des pires effets secondaires des antibiotiques.
Le microbiome intestinal est composé de milliers de milliards de bactéries qui profitent à l'hôte. Ils aident à la dégradation des fibres alimentaires et maintiennent la santé intestinale globale en rivalisant avec les bactéries nocives pour les ressources qui seraient essentielles à leur survie, telles que les nutriments et l'espace.
Bien que les antibiotiques sauvent la vie d'innombrables personnes infectées par des bactéries nocives, ces médicaments peuvent également perturber cette communauté de bactéries bénéfiques qui vivent dans l'intestin humain. Cette, à son tour, peut conduire à d'autres infections potentiellement mortelles.
Belenky, qui est professeur de microbiologie et d'immunologie à Brown's, a étudié l'effet des antibiotiques sur l'intestin et a cherché des moyens de contrer les déséquilibres du microbiome qui peuvent conduire à des infections potentiellement mortelles telles que C. difficile .
« Bien que les antibiotiques perturbent la structure du microbiote intestinal, les facteurs qui modulent ces perturbations sont mal connus, », écrit l'équipe.
Comme indiqué récemment dans la revue Métabolisme cellulaire , Belenky et ses collègues ont maintenant démontré que bien que les antibiotiques qu'ils utilisaient perturbaient la composition et la capacité métabolique du microbiome intestinal murin, cette perturbation pourrait également être exacerbée ou minimisée en modifiant le régime alimentaire des animaux.
Belenky et ses collègues savaient déjà que le métabolisme bactérien est un régulateur important de la sensibilité aux antibiotiques in vitro et joue probablement un rôle important au sein de l'hôte. Ils ont appliqué une approche métagénomique et métatranscriptomique pour étudier les associations entre les réponses taxonomiques et transcriptionnelles induites par les antibiotiques dans le microbiome de la souris.
Pour l'étude, l'auteur principal Damien Cabral et ses collègues ont traité trois groupes de souris avec différents antibiotiques, à savoir l'amoxicilline, ciprofloxacine ou doxycycline. Ils ont ensuite cartographié comment la composition des microbiomes intestinaux des animaux a changé et comment les bactéries se sont adaptées au niveau métabolique après le traitement.
Amoxicilline, un antibiotique couramment utilisé pour traiter l'angine streptococcique et les infections de l'oreille, considérablement réduit les niveaux de bactéries dans l'intestin et a également modifié les gènes que les bactéries restantes utilisent. Ciprofloxacine (souvent utilisée pour traiter les infections des voies urinaires) et doxycycline (couramment utilisée pour traiter les infections des sinus), a également modifié le microbiome intestinal, bien que ces changements aient été moins prononcés.
L'équipe a découvert que les antibiotiques modifiaient de manière significative l'expression des voies métaboliques clés au niveau de la communauté entière et d'une seule espèce.
Notamment, un type de bactéries bénéfiques, Bacteroides thetaiotaomicron , prospéré en réponse au traitement à l'amoxicilline. Cette bactérie a régulé à la hausse l'utilisation des polysaccharides pour faciliter la digestion des fibres, un changement qui semble lui permettre de fleurir dans l'écosystème altéré et de protéger en quelque sorte contre l'antibiotique, dit Belenky.
Généralement, les bactéries ont régulé à la baisse l'utilisation des gènes impliqués dans les processus de croissance normaux tels que la production de nouvelles protéines et d'ADN. Ils ont également régulé à la hausse leur utilisation de gènes essentiels à la résistance au stress.
De façon intéressante, les chercheurs ont découvert que l'ajout de glucose au régime alimentaire des animaux - qui est généralement faible en sucres simples et riche en fibres - augmentait la sensibilité de B. thetaiotaomicron à l'amoxicilline.
" In vitro , nous avons constaté que la sensibilité de cette bactérie à l'amoxicilline était élevée par le glucose et réduite par les polysaccharides, », écrit l'équipe.
Cela suggère que l'alimentation peut avoir des effets bénéfiques susceptibles de protéger les bactéries intestinales des effets indésirables de l'utilisation d'antibiotiques.
Selon Belenky, les découvertes représentent une étape vers aider les humains à mieux tolérer le traitement antibiotique :
Les médecins savent maintenant que chaque prescription d'antibiotiques a le potentiel d'entraîner des effets très nocifs sur la santé liés au microbiome, mais ils ne disposent pas d'outils fiables pour protéger cette communauté critique tout en traitant également des infections mortelles. »
Cependant, « maintenant que nous savons que l'alimentation est importante pour la sensibilité des bactéries aux antibiotiques, nous pouvons poser de nouvelles questions sur les nutriments qui ont un impact et voir si nous pouvons prédire l'influence de différents régimes alimentaires, " il dit.
Belenky a averti que l'étude n'a porté que sur les rongeurs et qu'il reste beaucoup à apprendre sur l'interaction entre le régime alimentaire de l'hôte, métabolisme du microbiome et sensibilité aux antibiotiques.
Belenky et son équipe étudient actuellement comment différents types de fibres alimentaires peuvent avoir un impact sur la façon dont le microbiome change après un traitement antibiotique, ainsi que la façon dont le diabète peut affecter l'environnement métabolique du microbiome et sa vulnérabilité aux antibiotiques.
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