Des chercheurs découvrent une communication interspécifique entre les bactéries intestinales et l'hôte

Les bactéries de l'intestin font bien plus qu'aider à digérer les aliments dans l'estomac de leurs hôtes, ils peuvent également dire aux gènes de leurs hôtes mammifères ce qu'ils doivent faire.

Une étude publiée aujourd'hui dans Cellule décrit une forme de "communication inter-espèces" dans laquelle les bactéries sécrètent une molécule spécifique - l'oxyde nitrique - qui leur permet de communiquer avec et de contrôler l'ADN de leurs hôtes, et suggère que la conversation entre les deux peut largement influencer la santé humaine.

Les chercheurs de la Case Western Reserve University School of Medicine, Centre médical des hôpitaux universitaires de Cleveland, et la Harvard Medical School ont suivi l'oxyde nitrique sécrété par des bactéries intestinales à l'intérieur de minuscules vers (C. elegans, un modèle de laboratoire mammifère commun). L'oxyde nitrique sécrété par les bactéries intestinales attachées à des milliers de protéines de l'hôte, changeant complètement la capacité d'un ver à réguler sa propre expression génique.

L'étude est la première à montrer que les bactéries intestinales peuvent puiser dans les réseaux d'oxyde nitrique omniprésents chez les mammifères, y compris les humains. L'oxyde nitrique se fixe aux protéines humaines d'une manière soigneusement régulée - un processus connu sous le nom de S-nitrosylation - et les perturbations sont largement impliquées dans des maladies telles que la maladie d'Alzheimer, Parkinson, asthme, Diabète, cardiopathie, et cancéreux.

Les résultats suggèrent que l'oxyde nitrique est un mécanisme général par lequel les bactéries intestinales peuvent communiquer avec les hôtes mammifères. Les travaux antérieurs visant à démêler les lignes de communication vers et depuis les bactéries intestinales se sont principalement concentrés sur les molécules rares que les bactéries sécrètent. Les nouvelles découvertes s'apparentent à la découverte d'un langage chimique commun à toutes les espèces, par opposition aux mots simples, a déclaré l'auteur principal Jonathan Stamler, MARYLAND, directeur de l'Institute for Transformative Molecular Medicine de la Case Western Reserve University School of Medicine et président du Harrington Discovery Institute du University Hospitals Cleveland Medical Center. "Il y a une complexité énorme dans l'intestin, et de nombreux chercheurs recherchent la prochaine substance inhabituelle produite par une bactérie qui pourrait affecter la santé humaine, " dit-il. Avec des milliards de bactéries dans l'intestin moyen, Stamler a décidé de rechercher un langage commun que toutes les espèces bactériennes pourraient utiliser. "L'énormité de la population de bactéries intestinales et sa relation avec l'hôte prédit qu'il y aura des moyens généraux de communiquer que nous, les humains, pouvons reconnaître."

Les chercheurs ont démontré le phénomène en nourrissant des vers en développement de bactéries qui produisent de l'oxyde nitrique. Ils ont ensuite sélectionné une protéine très importante - la protéine d'argonaute, ou ALG-1 - qui est hautement conservé des vers aux humains et fait taire les gènes inutiles, y compris les gènes essentiels au développement. Lorsque l'oxyde nitrique sécrété par les bactéries attachées à ALG-1, ils ont développé des organes reproducteurs malformés et sont morts. Trop d'oxyde nitrique provenant de bactéries commandait les protéines de silençage de l'ADN des vers et nuisait à un développement sain.

"Pratiquement, les animaux ne laisseront pas cela arriver, " dit Stamler. Au lieu de cela, les auteurs supposent qu'un hôte mammifère en dehors d'un environnement de laboratoire s'adaptera pour s'adapter à l'évolution des niveaux d'oxyde nitrique. dit Stamler, "Le ver va pouvoir arrêter de manger les bactéries qui fabriquent l'oxyde nitrique, ou il commencera à manger différentes bactéries qui produisent moins d'oxyde nitrique, ou changer son environnement, ou d'innombrables autres adaptations. Mais du même coup, trop d'oxyde nitrique produit par notre microbiome peut provoquer des maladies ou des problèmes de développement chez le fœtus."

L'étude s'ajoute à un nombre croissant de preuves que les bactéries vivant dans l'intestin, déterminé par l'alimentation et l'environnement, ont une influence considérable sur la santé des mammifères. Stamler imagine que l'oxyde nitrique peut représenter une opportunité de manipuler cette relation symbiotique. Tout comme les probiotiques sont conçus pour améliorer la digestion, inoculer l'intestin d'une personne avec des bactéries pour améliorer la signalisation de l'oxyde nitrique est concevable. « Je pense maintenant à cela d'un point de vue thérapeutique, comme une drogue. Il existe d'énormes possibilités de manipuler l'oxyde nitrique pour améliorer la santé humaine."

Alors que l'oxyde nitrique et la S-nitrosylation peuvent être un mode général de communication interspécifique avec de vastes implications pour la santé, cela nécessitera des recherches futures supplémentaires. L'oxyde nitrique sera-t-il le seul canal de communication chimique ? « Nous voyons fondamentalement s'ouvrir un nouveau champ pour les stratégies générales de communication, " dit Stamler. " Il y en aura d'autres. "

• Les avis de l'ICHE sur les infections chirurgicales,
• AGA annonce 10 médecins-chercheurs en début de carrière pour le nouveau programme FORWARD